Giáo trình Thiết bị tàu thủy - Chương 2: Thiết bị hàng hóa

ớn nhất mà các thiết bị bảo vệ cho phép, ứng suất cho phép khi đó bằng 0,95sCH của vật liệu. 9. Thiết bị điện của tời phải làm việc với điện áp xoay chiều 380V, tần số 50 Hz, tời nhóm tốc độ 1 phải làm việc với điện áp xoay chiều 220V, tần số 50 Hz và điện áp một chiều 220V. Động cơ điện xoay chiều của tời phải tạo ra được ở mọi cấp tốc độ (trừ cấp tốc độ nhỏ nhất), mô men khởi động tính toán (ở điện áp định mức) bằng (1,5 á 2,5) mô men ứng với lực kéo danh nghĩa. ở cấp tốc độ nhỏ nhất, mô men khởi động tính toán (ở điện áp định mức) không được nhỏ hơn 1,3 lần mô men định mức của động cơ. 10. Quãng đường hãm của hàng, m, ứng với lực kéo danh nghĩa (tính từ lúc phanh bắt đầu hãm) không được vượt quá 0,6 lần trị số tốc độ hạ lớn nhất của hàng nói trên, m/s. Khi nâng hạ hàng, ứng với lực kéo danh nghĩa, gia tốc không quá 3 m/s2. 11. Cáp nâng hàng dùng trong tời là cáp có giới hạn bền của sợi sb =1600 MPa (160 kG/cm2). Do điều kiện làm việc khác nhau nên sức căng dây kéo vào tời là khác nhau nhưng để đảm bảo khả năng làm việc lẫn nhau và dễ thay thế khi sửa chữa, trên một con tàu người ta chọn cùng một loại tời với công suất như nhau. Để đạt được việc đó, người ta phải dùng các palăng. Sức căng dây kéo tời được tính dựa vào sức nâng của cần, tra theo bảng sau: Lực kéo tời, T. 1,5 3,0 5,0 Sức nâng cần, T. 3,0 5 á 10 7 á 10 2.3. Cơ cấu nõng 2.3.1. Khái niệm Cơ cấu nâng dùng để dẫn động các dây hàng, dây chằng, dây điều chỉnh, nó có thể quay tay hoặc dùng động cơ điện (thường là động cơ điện một chiều), có thể là máy hơi nước, động cơ đốt trong, v.v. 2.3.2. Cơ cấu quay tay Cơ cấu quay tay chỉ áp dụng trên tàu thuyền nhỏ, có sức nâng của cần cẩu là nhỏ. Động cơ điện một chiều Thông thường, đối với động cơ điện một chiều, việc xác định công suất của động cơ căn cứ vào: Công suất lý thuyết (tính toán) của động cơ là: NElt NElt = P.v/(75.60), cv hoặc NElt = P.v/(102.60), kW. trong đó: v - tốc độ nâng hàng, m/phút. P - trọng lượng vật nâng, kG. Gọi tổn hao ma sát của cơ cấu dẫn động là h, thì công suất thực tế cần thiết là: NEtt = NEtt/ h, cv hoặc kW. trong đó: h - hiệu suất truyền động chung của các cơ cấu dẫn động. h = htg. hpl. hp.lg. h0. với: htg, hpl, hp.lg, h0 tương ứng là hiệu suất của: tang quay, puli, pa-lăng và hộp giảm tốc. Từ NEtt ta chọn động cơ có công suất định mức: NEđm ³ NEtt , và từ loại động cơ ta xác định được vòng quay định mức: nE, vòng/ph theo lý lịch máy. Vì tốc độ của động cơ nE không phù hợp với tốc độ nâng hàng v, do đó để đảm bảo tốc độ nâng hàng, người ta bố trí hộp giảm tốc. Tỷ số truyền của hộp giảm tốc được chọn như sau: iP. Gọi tốc độ nâng của cơ cấu nâng là: nC, m/ph, từ vận tốc nâng hàng v, m/phút, ứng với vận tốc quay của động cơ nE, vòng/phút, thì tỷ số truyền iP là: . 2.3.4. Puli và palăng 2.3.4.1. Pu-li Pu-li được dùng để nâng đỡ cho dây cáp chạy được dễ dàng, cáp ít bị mòn, nổ, để đảm bảo được yêu cầu đó, đường kính của puli được chọn là: dPL = (16 á 20).dC. trong đó: dC - đường kính cáp chạy qua pu-li. Vật liệu chế tạo pu-li thường là gang hoặc thép. Giả sử ta có pu-li dùng nâng khối hàng có trọng lượng là: P, kG. Gọi T1, T2 tương ứng là sức căng của dây hàng trước khi vào và sau khi ra khỏi pu-li. Theo cơ lý thuyết, nếu dây tuyệt đối mềm thì: T1 = T2 , nhưng thực tế do ma sát mà T2 > T1, cụ thể: T2 = T1 + T, +T ", kG. trong đó: T’, T " là lực ma sát giữa dây với pu-li và giữa pu-li và trục quay của nó. Để đặc trưng cho tổn hao ma sát đó, người ta đưa vào hệ số: h - được gọi là hiệu suất của pu-li (h < 1). Khi đó: T2 = T1/h, kG. Thực nghiệm chỉ ra: h = 0,94 á 0,96 - cho truyền động cáp. h = 0,90 á 0,92 - cho truyền động xích. 2.3.4.2. Pa-lăng Pa-lăng là một hệ các pu-li được nối ghép với nhau, mục đích để giảm sức căng dây cáp sau khi ra khỏi pa-lăng. Pa-lăng thường được sử dụng trên dây hàng, dây chằng, dây điều chỉnh của cần cẩu tàu. Việc tính toán sức căng dây hàng phục thuộc vào sơ đồ mắc dây và tư thế khi nâng hạ hàng, cụ thể: Gọi sức nâng của pa-lăng là: P, tổng số pu-li trong pa-lăng là: n, hệ số kéo của pu-li là: k, thì sức căng S ở đầu dây kéo pa-lăng được xác định như sau: Khi đầu dây kéo chạy ra từ ròng rọc cố định: S = P. kn(k-1)/ kn -1, kG - khi nâng hàng. S = P. (k-1)/ (kn -1).k , kG - khi hạ hàng. Hình 2.2. Pa-lăng Khi đầu dây kéo chạy ra từ ròng rọc di động: S = P. kn.(k-1)/ (kn+1 -1), kG - khi nâng hàng. S = P. (k-1)/ (kn+1 -1).k , kG - khi hạ hàng trong đó: k = 1+m; m = 0,1 - khi dây là dây chão; m = 0,02 - khi dây là cáp thép chạy trên pu-li ổ bi; m = 0,05 - khi dây cáp thép chạy trên ròng rọc ở trượt. Nếu đầu dây kéo của pa-lăng lại đi qua: n1 pu-li dẫn hướng thì sức căng sau pu-li cuối cùng là: S' = S.kn1 - khi nâng hàng. S' = S / kn1 - khi hạ hàng. trong đó: S, S' tương ứng là sức căng trước lúc đi qua và sau lúc đi qua pu-li dẫn hướng. 2.3.4.3. Tang quấn cáp Tang là cơ cấu biến chuyển động quay của tang thành chuyển động tịnh tiến của vật nâng. Tang có dạng hình trụ, đường kính của tang phụ thuộc vào đường kính dây cáp, thông thường: DTG = (16 á 30) dC = D0. Tang có thể là tang trơn, tang rãnh nông hoặc tang rãnh sâu. Chiều dài tang được tính toán phụ thuộc vào chiều dài dây cáp quấn. Hình 2.3. Sơ đồ quấn dây của tang quấn cáp. Gọi chiều dài đoạn tang quấn cáp là: L, chiều dài hai đoạn thừa là: l, chiều cao vật nâng là: H, bội số của pa-lăng là: iP, thì chiều dài dây cáp quấn là: lc = H.iP. Gọi số vòng cấp quấn trên tang là: n, khi đó ta có chiều dài dây là: Chiều dài của lớp quấn cáp thứ nhất là: lc1 = n.p.D0 Chiều dài của lớp quấn hai cáp là: lc2 = n.p.( D0 + 2.dC) ............ Chiều dài của lớp quấn k cáp là: lck = n.p.[ D0 + 2(k-1).dC] Chiều dài toàn bộ dây cáp là: lc = lc1 + lc2 +.... + lcK = n.p. { k.D0 + [ 2 + 4 +... + 2.(k-1)]. dC} 2.4. Xác định kích thước cần cẩu, cột cẩu Kích thước cơ bản của cần cẩu, cột cẩu, phụ thuộc vào kích thước tàu, cách bố trí hầm hàng, kích thước hầm hàng, cách bố trí các cần trục trên tàu, công dụng của tàu, v.v. Các yêu cầu chính và các chỉ dẫn cần thiết sau (STTBTTT2). Góc nghiêng (nâng) cần nhỏ nhất: qmin = 15o- đối với cần nhẹ, qmin = 25o- đối với cần nặng. Góc nâng cần: qmax = 600 - cho cả cần nhẹ và cần nặng. Góc nâng cần khi làm việc: q = 350 á 400. Góc quay cần: a = 600 á 800 - đối với cần nhẹ. Khoảng cách từ cột cẩu đến miệng hầm hàng phụ thuộc vào kích thước các tời đặt giữa cột cẩu và miệng hầm hàng, phương pháp xếp nắp hầm hàng, thường bằng: 3,5á 4,0 m. Chiều cao chân cần tính từ sàn tời, hoặc boong (cần nhẹ) phải đảm bảo cho người đi lại bên dưới dễ dàng, và góc nghiêng của cáp so với mặt phẳng giữa tang không quá 1,50 - đối với tang trơn và 2o - đối với tang có rãnh. Chiều cao này thường bằng (2,25 á 2,5 m) - đối với tàu bách hoá; (3,0 á 3,5)m - đối với tàu chở gỗ. Tầm với ngoài mạn: b = a - Bmax/2, m. trong đó: Bmax - chiều rộng lớn nhất của tàu, m. a - khoảng cách từ đầu cần đến vị trí mặt phẳng đối xứng của tàu, m. Tầm với ngoài mạn đủ để xếp dỡ hàng lên cầu tàu, R0 min = (2,0 á 2,5) m, nếu trên bờ không có phương tiện xếp dỡ thì R0 = (4 á 4,5) m, nếu trên bờ có phương tiện xếp dỡ thì R0 = (7,5 á 8,0) m. Vị trí giới hạn đầu cần: ở tầm với lớn nhất, cần đơn phải đảm bảo với được không dưới 2/3 chiều dài miệng khoang hàng lK. ở tầm với lớn nhất, chiều cao h1 từ đầu cần đến mặt trên miệng hầm hàng hoặc mặt trên mạn chắn sóng phải lớn hơn chiều cao hàng, thường h1 = (5 á 6) m. Khoảng cách giữa hai chân cần phụ thuộc vào kích thước tàu, kích thước hầm hàng, cách bố trí tời. Với cột cẩu một thân khoảng cách giữa hai chân của cần cẩu đôi khong quá (4,5 á 5,0) m. Với cột cẩu hai thân (chữ A hoặc kiểu cổng) khoảng cách chân cần là (6 á 8) m. Chân cần xa nhau thì tầm với lớn nhưng lực trong dây chằng mạn và trong cần lớn. Chiều cao cột tính từ chân cần đến điểm treo dây nâng cần là h. Tỷ số (h/ l) lớn thì cột cao, nhưng sức căng trong dây nâng cần và lực nén trong cần nhỏ và ngược lại. Thường h/l = (0,4 á 1,0) - đối với cần nhẹ; h/l = (0,7 á 1,0) - đối với cần nặng. Mô men uốn cột (MU ằ Q.Rmax) không phụ thuộc vào h. 2.4.1. Cần cẩu nhẹ làm việc đơn, không có dây chằng và dây điều chỉnh 2.4.1.1. Yêu cầu Chiều dài cần phải đảm bảo bốc hết hàng trong khoang và đưa hàng ra hai bên mạn. ở vị trí làm việc chiều cao từ đầu cần đến mặt trên của miệng hầm hàng thường từ (4á5) m. Góc nâng cần khi làm việc thường là: q = 35o á 40o. Tầm với cần phải thoả mãn sao cho khoảng cách từ điểm cần bên mạn tới mạn tàu tại mặt phẳng sườn giữa lấy trên mặt phẳng song song với mặt phẳng cơ bản là (tầm với ngoài mạn): b = (2,0 á 2,5) m - nếu trên bờ không có các thiết bị xếp dỡ; b = (4,0 á 5,0) m - nếu trên bờ có các thiết bị xếp dỡ. Góc quay cần: a = 60o á 70o - khi cần có dây chằng. a = 80o - khi cần không có dây chằng. Khi cần làm việc ở tầm với lớn nhất, chiều dài hình chiếu bằng của cần ở mặt phẳng đối xứng của tàu, phải nằm ở ít nhất 2/3 chiều dài miệng khoang hàng lK. 2.4.1.2. Xác định chiều dài cần Chiều dài cần được xác định theo hai điều kiện: Đưa hàng ra 2 mạn tàu. Bốc hết hàng trong khoang. Gọi chiều dài của cần là l0,thì: Điều kiện bốc hết hàng trong khoang là: l01 . cosqmin = a + ( 2/3).lK , do đó: l01 = [a + (2/3.lk)]/cosqmin Điều kiện đưa hàng ra mạn là: l02 . cosq. sina = B/2 + b , tức là: l02 = (B/2 + b)/(cosq. sina). Do đó chiều dài cần để tính toán cần chọn là: l0 = max{ l01; l02}. 2.4.2. Cần cẩu nhẹ làm việc đơn, có dây chằng, dây điều chỉnh kép Giả sử chiều dài của cần là l0 thì, l0 được tính chọn theo hai điều kiện như trên (bốc hết hàng trong khoang và đưa hàng ra mạn). Với góc nâng cần: q = 35o á 40o. Góc quay cần: a = 80o. Hình 2.4. Cần cẩu nhẹ làm việc đơn không có dây chằng và dây điều chỉnh kép Xà ngang đầu đỉnh cột có chiều dài là: b1 = 2r = (4 á 5) m. Không nên lấy b1 nhỏ quá, vì nếu không sẽ không đưa được hàng sang mạn, cũng không nên lấy b1 lớn quá, vì nếu không thì mô men uốn xà ngang quá lớn, gây nên phá hủy mối liên kết. 2.4.3. Cần cẩu nhẹ làm việc đôi có dây chằng và dây điều chỉnh Thường có hai trường hợp bố trí cần cẩu trên một miệng hầm hàng, đó là: a - hai cần trên một miệng khoang hàng; b - bốn cần trên một miệng khoang hàng trong đó: b = (2,0 á 2,5) m - nếu trên bờ không có phương tiện xếp dỡ. b = (4,0 á 5,0) m - nếu trên bờ có phương tiện xếp dỡ. Khoảng cách giữa chân cột c = (6,0 á 8,0) m. Khoảng cách từ đầu cần miệng đến mép miệng hầm hàng lấy giá trị nhỏ hơn của {1 m; bK/4}, với: bK - chiều rộng miệng khoang. Khoảng cách từ đầu cần đến mặt trên của miệng hầm hàng trên hình chiếu đứng là: (4m + 0,3W) nếu: P Ê 2 T. (5m + 0,3W) nếu: P > 2 T. trong đó: W - khoảng cách giữa hai điểm đầu cần miệng và cần mạn trên hình chiếu bằng, m. Chiều cao của vị trí chốt đuôi cần hc so với mặt boong - hC. hC = (2 á 2,5) m - với tàu thông thường. hC = (3 á 3,5) m - với tàu chở gỗ. hC = (0,7 á 1,0) m - cho cần cẩu nặng. Chiều cao từ vị trí chốt đuôi cần đến đỉnh cột là: h = f (h/l0) với: Cần cẩu nhẹ: h/l0 = 0,8 á 1,2. Cần nhẹ có cột tháp: h/l0 = 0,7 á 0,8. Cần cẩu nặng: h/l0 = 0,8 á 1,2. Chiều cao cột cẩu từ đỉnh cột đến boong chính là: H = h + hC. Trong thực tế, người ta hay làm cột cẩu xuyên đến tận đáy đôi, phần cột cẩu dưới boong chính làm ống thông hơi cho hầm hàng. Chiều dài của cần cũng được tính theo hai điều kiện: Bốc hết hàng trong khoang. Đưa hàng được ra hai bên mạn. 2.5. Xác định các thành phần ứng lực trong cần cẩu, cột cẩu Xác định các thành phần ứng lực có nghĩa là xác định các ứng lực phát sinh trong cần, cột, trong các dây dưới tác dụng của trọng lực hàng treo trên móc P. Qui ước rằng: sức căng trong dây điều chỉnh, dây chằng và dây hàng tương ứng là: H, N, S và lực nén dọc cần là P0. Để tính các thành phần ứng lực này, có thể có nhiều phương pháp, trong đó có hai phương pháp phổ biến nhất là: phương pháp giải tích và phương pháp đồ thị lực. Phương pháp giải tích là: dựa vào các quan hệ hình học (cạnh, góc, cạnh) để thiết lập các phương trình đại số với các ẩn là các thành phần ứng lực, phương pháp này cho kết quả chính xác nhưng khối lượng tính toán lớn. Phương pháp đồ thị lực (hoạ đồ lực): đơn giản, nhanh chóng, cho kết quả đủ tin cậy nếu dùng nhiều biện pháp nâng cao độ chính xác khi xây dựng hoạ đồ lực. Vì vậy ta sử dụng phương pháp này để tính toán. Khi tính toán ứng lực cho cần cẩu nhẹ làm việc đôi ta phải kiểm tra lại cho trường hợp làm việc đơn với sức nâng của hàng trên móc là: P = 1 T. 2.5.1. Xác định ứng lực trên cần cẩu nhẹ làm việc đơn, có dây chằng, dây điều chỉnh Góc nâng cần khi đang làm việc: q = 35o á 40o. Góc giới hạn dưới qmin = 15o, góc giới hạn trên qmax = 60o. Trong quá trình tính toán, để thiên về an toàn ta xét cho hai trường hợp: cần làm việc ở góc giới hạn dưới và cần làm việc ở góc giới hạn trên, quá trình tính toán các tải trọng tác dụng được xem là tải trọng tĩnh và tàu không bị nghiêng chúi: Ngoại lực tác dụng bao gồm: Trọng lượng hàng trên móc P, trọng lượng cần đưa về đầu cần: P1 = P2/ 2; với: P2 = 14.P1/3[3,4.l0 - 16], kG. trong đó: P - trọng lượng hàng trên móc hay sức nâng của cần, T. l0- chiều dài cần, m. Sức căng dây hàng sau khi qua ròng rọc đầu cần là: S' = S/h, với: h- hiệu suất pu-li. Lực nén dọc cần là P0; sức căng trong dây điều chỉnh là H, sức căng trong dây chằng N = 0 (do tàu không nghiêng, không chúi). 2.5.1.1. Xây dựng hoạ đồ lực tại góc làm việc ở giới hạn dưới qmin = 150 Hình 2.5. Hoạ đồ lực để xác định các thành phần lực Chọn tỷ lệ biểu diễn lực. Từ điểm đầu cần A, vẽ véc tơ thẳng đứng Pm = P + P1. Tại đầu của véc tơ Pm, kẻ phương song song với cần, trên đó véc tơ lực có trị số bằng S'. Để hệ lực cân bằng (giữ cho tư thế cần ổn định ở góc qmin) thì hệ lực tác dụng lên cần phải cân bằng: tức + + + = 0, mà P0 có phương dọc theo cần, H có phương song song với phương dây điều chỉnh, do đó từ đầu của véc tơ S’ vẽ đường thẳng song song với CA cắt OA tại một điểm xác định, theo nguyên tắc đa giác lực khép kín ta xác định được H và P0. Thông thường H là giá trị lớn nhất trong các thành phần lực, nên người ta lấy đó làm giá trị tính toán cho các chi tiết ở đầu cần. Từ C vẽ véc tơ H có phương của dây điều chỉnh CA. Từ đầu mút của H vẽ vectơ thẳng đứng H1 (là sức căng trong nhánh dây điều chỉnh chạy dọc cột); H1 = H/i.hplg, với: i - bội suất hệ pa-lăng nâng cần; hplg - hiệu suất của hệ pa-lăng cần. Hợp lực RH là lực tác dụng vào pu-li đỉnh cột, dùng để tính toán pu-li đỉnh cột và mấu của pu-li đỉnh cột. 2.5.1.2. Xây dựng hoạ đồ lực tại góc làm việc ở giới hạn trên qmax = 60o Từ điểm đầu cần B, vẽ véc tơ thẳng đứng có giá trị bằng Pm = P + P1 . Từ đầu của véc tơ Pm , vẽ véc tơ S' song song với phương cần OB. Hợp lực RS là lực tác dụng lên pu-li đầu cần và dùng để tính mấu treo hàng trên đầu cần. Từ O vẽ véc tơ S'' có phương của dây hàng từ chân cần đến tang cuốn cáp (sau khi dây hàng qua pu-li đầu cần, chạy dọc theo cần và qua pu-li chân cần tạo với phương ngang một góc e = 45o) và trị số S'' = S'/h - với h - hiệu suất của pu-li chân cần. Từ đầu của véc tơ S'', vẽ véc tơ S' có phương song song với cần. Hợp lực S của S'' và S' là lực tác dụng vào pu-li chân cần và dùng để tính toán pu-li chân cần. 2.5.2. Xác định ứng lực của cần cẩu nhẹ làm việc đơn, không có dây chằng, dây điều chỉnh kép Hình 2.6. Xác định ứng lực của cần cẩu nhẹ, không có dây chằng, dây điều chỉnh kép Ta cũng vẫn giả thiết là tải trọng tác dụng là tải trọng tĩnh, tàu không nghiêng, không chúi và trọng lượng cần đưa về đầu cần là: P1 = 0,5.P2 . Việc tính toán ứng lực như ở phần 2.4. Tuy nhiên sức căng của dây điều chỉnh H là hợp của hai thành phần sức căng H1, H2 (trên hai nhánh 1 và 2) theo góc quay cần a. Để xác định H1, H2 ta phải xây dựng tam giác thực (góc a thực tế) ABC. Cách tiến hành như sau: Dựng đoạn thẳng đứng BC có độ dài bằng độ dài xà ngang đầu cột: BC = 2r. Tại trung điểm O1 của BC, dựng đoạn O1A1 = R = l0.cosq. Lấy O1 làm tâm, quay cung tròn bán kính R, ở những góc quay cần a khác nhau thì trên hình chiếu bằng điểm đầu cần A luôn nằm trên cung tròn nói trên (phải giữ nguyên góc q). Từ Ai (điểm đầu cần ứng với góc quay cần ai) ta hạ AiDi vuông góc O1A1 với AiDi = AO'1 (khoảng cách thẳng đứng từ điểm đầu cần tới điểm đầu cột) AiDi = AO'1 = h - l0 .sinq. Từ Ai hạ AiD'i vuông góc BC, lấy D'i làm tâm, vẽ cung tròn bán kính D'iAi tại A'i , A'i là vị trí thực của đầu cần ứng với góc quay cần ai. Nối A'iB , A'iO1 , A'iC. Ta đã biết H tại q = const và H = const. Trên hình vẽ 2. ,trong đó: (H1, H2) = f(a)ỳ q = const, do vậy nếu để xác định H1, H2 lớn nhất, ta xác định H1, H2 tại qmin = 150, tức là tại mỗi góc quay cần ai ta có: H1i , H2i , từ đó xây dựng được đồ thị: H1, H2 = f(a). Giá trị Hmax dùng để tính dây nâng cần (điều chỉnh) và tính mấu gắn dây nâng cần ở đầu cột. Chú ý: cả hai trường hợp trên, H được tính bằng hoạ đồ lực hoặc bằng định lý hàm số cô-sin. 2.5.3. Cần cẩu nhẹ làm việc đôi, có dây chằng và dây điều chỉnh 2.5.3.1. Vị trí tính toán của hệ cần Hình 2.7. Xác định các thành phần ứng lực của cần cẩu làm việc đôi Trên hình chiếu bằng, đầu cần A cách mép dọc miệng hầm 2m và cách mép ngang miệng hàng (phía cột cẩu) là c/2 (c - chiều dài diện tích phục vụ của hệ cần đôi). Chân dây chằng K của cần miệng, bên mạn giả thường đặt ở vị trí 02K vuông góc KA để giảm lực trong hệ cần. Đầu cần mạn M cách mép ngang miệng hầm hàng phía cột cẩu một đoạn c/3 và cách mạn tàu chỗ rộng nhất, bằng tầm với ngoài mạn b ³ 4 m. Chân dây chằng L của cần mạn thường đặt ngang đường O1O2 hoặc thụt lùi lại một ít. Sau khi vẽ hình chiếu bằng, các vị trí thật của cần, dây chằng, dây điều chỉnh trong các mặt phẳng vuông góc với mặt boong và chứa dây chằng hoặc dây điều chỉnh. Vẽ hình chiếu đứng của cột IJ. Từ tâm chốt đuôi cần O vẽ đoạn thẳng nằm ngang OA' = O2A , qua A' dựng đường thẳng đứng, cung tròn tâm O, bán kính l0 cắt đường thẳng đứng này tại A, đoạn OA là vị trí thật của cần miệng trong mặt phẳng cần, đặt dọc mạn giả một đoạn A''K'' = AK (A'' là chân đường thẳng đứng AA' trên mạn giả). Đoạn AK' là vị trí thật của dây chằng cần miệng trong mặt phẳng dây. Làm tương tự cho cần mạn. Qua A, M, kẻ các đường nằm ngang ta xác định được vị trí A1, M1 cách nhau một đoạn a như hình vẽ; A1, M1 là vị trí đầu cần trong mặt phẳng dây treo hàng. Vẽ đường nằm ngang bb cách mạn giả một đoạn h' ³ 5m (P Ê 2T), h' ³ 6m (P > 2T) (hoặc các mép trên miệng khoang hàng nếu miệng khoang hàng cao hơn mạn giả). Vẽ cung tròn đi qua A1, M1 và tiếp xúc với bb tại T, T là điểm treo móc hàng do hai dây hàng A1T và M1T nối với nhau. Các điểm treo móc nằm ở vị trí khác sẽ nằm trên cung tròn A1TM1 đều có góc giữa các dây nâng hàng Y0 = A1TM1 bao tam giác A1TM1, do đó các điểm treo móc nằm trên cung A1TM1 đều có góc giữa hai dây nâng hàng là Y0. 2.5.3.2. Xác định lực trong hệ cần đôi bằng phương pháp hoạ đồ lực Các lực trong hệ cần được xác định tại 3 đến 5 vị trí điểm treo móc T trên cung tròn A1TM1 . Chọn tỷ lệ cho hoạ đồ. Tại mỗi vị trí của T, vẽ véc tơ trọng lượng hàng P. Từ điểm đầu và cuối của véc tơ P vẽ hai đường song song với TA1 , TM1 ta được sức căng trong hai dây hàng là: Sz và Sp, phân các lực Sz và Sp thành các thành phần thẳng đứng: Sz'' và Sp'' và thành phần nằm ngang Sz' = Sp' = S' (hình 2. .). Trên hình chiếu bằng của hệ cần () từ điểm M đặt véc tơ S' dọc đoạn MA, từ đầu véc tơ S' kẻ đường song song với ML cắt O1M, ta được các thành phần nằm ngang của sức căng trong dây chằng N'z và sức căng trong dây điều chỉnh H'z. Trên hình chiếu đứng (), từ chân dây chằng L' đặt theo phương ngang véc tơ N'z, từ đầu của véc tơ N'z kẻ đường thẳng đứng cắt ML' tại một điểm, ta được các thành phần của sức căng trong dây chằng mạn Nz và thành phần thẳng đứng của nó N''z. Cũng trên hình chiếu đứng từ điểm M vẽ véc tơ H'z, từ đầu của H'z lần lượt đặt các véc tơ: S''z và N''z và một nửa trọng lượng cần 0,5.P1 . Từ đầu véc tơ 0,5.P1, kẻ đường song song với dây nâng cần (điều chỉnh) AI cắt đường trục cần OM ta được lực nén dọc cần Poz và sức căng trong dây điều chỉnh Nz. Lực nén thực vào cần, kể cả sức căng trong dây hàng chạy dọc cần là: P0t = P0z + Sz/h, với: h - hiệu suất pu-li đầu cần. Làm tương tự cho các điểm treo móc khác trên cung A1TM1, tức là vị trí bất kỳ và cho cần hầm (miệng) hàng. Nếu sức căng Hz và H1 tìm được hướng từ đầu cột thì cần không bị lật, nếu Hz, Hp có hướng ngược lại thì cần sẽ bị lật (dây điều chỉnh chịu nén) về phía cột. Để tránh lật cần phải bố trí lại dây chằng sao cho có giá trị: N'' lớn. 2.5.4. Cần cẩu nặng (làm việc đơn) có dây chằng và dây điều chỉnh Khi cần cẩu nặng làm việc thường gây nghiêng, chúi cho tàu. Nếu góc nghiêng j Ê 40 và góc chúi Y Ê 20 thì ta bỏ qua ảnh hưởng của sự nghiêng chúi đó, còn ngược lại thì phải tính đến ảnh hưởng của nó. Góc nghiêng tàu j khi cần cẩu làm việc, được tính theo công thức: tgj = (P.l0.cosq.sina)/(D.h0 - P.z). trong đó: P - sức nâng của cần, T. D - lượng chiếm nước của tàu, T. l0 - chiều dài của cần, m. q, a - góc nghiêng và góc quay cần khi làm việc, độ. h0 - chiều cao tâm nghiêng ban đầu của tàu, m. z - khoảng cách từ điểm đầu cần đến mặt phẳng cơ bản, m. Về mặt kết cấu cần cẩu nặng thường có hai loại: Loại I: dây hàng sau khi qua pa-lăng đầu cần chạy dọc theo phương cần đến tời hàng. Loại II: dây hàng sau khi qua pa-lăng đầu cần chạy theo phương dây điều chỉnh qua thiết bị đổi hướng là pu-li lắp trên rãnh xẻ đầu cần (mục đích giảm lực nén cần và giảm kích thước của mấu quay cần ở chân cần - đây là loại kết cấu hợp lí nhất). Cần cẩu nặng được tính toán ứng lực trong điều kiện góc nâng cần qmin = 25o. 2.5.4.1. Cần làm việc không gây nghiêng chúi cho tàu (j Ê 40, Y Ê 20) Hình 2.8. Hoạ đồ lực cho cần cẩu nặng làm việc không ngiêng, không chúi Việc xây dựng hoạ đồ lực như cần cẩu nhẹ, làm việc đơn có dây chằng và dây điều chỉnh (trường hợp 2.5.1). Chỉ khác là thành phần trọng lực Pm gồm: Pm = (P + 0,5.P2) + (Gm + Gd + Gp + 0,5.Gnc), T. trong đó: Gm- trọng lượng móc treo hàng, T. Gd - trọng lượng dây cáp trong pa-lăng nâng hàng ở chiều dài thả móc lớn nhất, T. Gp - trọng lượng cụm pa-lăng đầu cần, T. Gnc - trọng lượng của số pa-lăng nâng cần (thuộc dây điều chỉnh), T. 1- Trường hợp dây hàng song song với phương cần (cần loại I) Hoạ đồ lực như hình vẽ, trong đó: S' = P/h , với h - hiệu suất pu-li đầu cần. 2 - Trường hợp dây hàng sau khi qua pu-li ở rãnh xẻ đầu cần, chạy song song với phương dây điều chỉnh (cần loại II) Họa đồ lực như hình vẽ, trong đó S' - sức căng dây hàng coi như thẳng đứng có điểm đặt tại mút của Pm (khe hở là đường kính pu-li) ngược chiều với Pm; S'' = S'/h - sức căng trong dây hàng sau khi qua pu-li rãnh xẻ, h - hiệu suất của pu-li ở rãnh xẻ đầu cần. Từ hai sơ đồ hoạ lực trên ta xác định được lực nén đầu cần P0 và sức căng trong dây điều chỉnh H dùng để tính toán. Nhận xét: căn cứ vào hoạ đồ lực ta thấy, ứng lực P0, H ở trường hợp cần cẩu loại II có giá trị nhỏ hơn nhiều so với loại I. Điều này đối với cần cẩu nặng có ý nghĩa rất lớn khi treo hàng trên móc, vì thế mà chúng hay được sử dụng. 2.5.4.2. Cần làm việc có kể đến nghiêng và chúi của tàu Ngoại lực tác dụng lên cần: Pm = (P + 0,5.P2) + (Gm + Gd + Gp + 0,5.Gnc). Gắn cần lên hệ mặt phẳng (Oxyz) để khảo sát: (1) - tàu không nghiêng không chúi: j = 0, Y = 0. (2) - tàu chúi thuần tuý, Pm có phương của (2). (3) - tàu nghiêng thuần tuý, Pm có phương của (3). (4) - tàu vừa nghiêng vừa chúi, Pm có phương của (4). Ta đi xét trường hợp (4): tàu vừa nghiêng vừa chúi Ta có: (4) = + trong đó: T - thành phần nằm ngang của Pm V - thành phần thẳng đứng của Pm Đưa về hoạ đồ lực phẳng ta có: = + = + trong đó: (') - là chỉ số thành phần lực nằm ngang. ('') - là chỉ số thành phần lực thẳng đứng. Giả sử ta xác định được T là thành phần nằm ngang của ngoại lực Pm. Ta biết H'0 là thành phần nằm ngang của sức căng dây điều chỉnh nằm trong mặt phẳng thẳng đứng chứa cần và cột. Đồng thời có N' là thành phần nằm ngang của sức căng trong dây chằng hướng theo phương dây chằng trong mặt phẳng ngang. Từ mút của véc tơ T kẻ đường thẳng song song với phương dây chằng mạn phải cắt phương của cần kéo dài tại một điểm cho ta xác định được H'o, dùng qui tắc hình bình hành lực cho ta giá trị của N'. Ta xác định N và N'', bằng sơ đồ bố trí dây, người ta biết góc hợp bởi giữa phương của dây chằng và mặt phẳng nằm ngang là r, từ O vẽ véc tơ N', tại mút của N' kẻ đường thẳng vuông góc với ON' cắt phương của dây chằng tại một điểm cho ta giá trị của N'' và N và N =. Hợp lực N dùng để lựa chọn dây chằng. Tương tự từ các thành phần lực (P, P1, Gm, H, N, Po) ta tính được (T, N', H'o, V, N'') trong đó hai thành phần: P0, H là quan trọng nhất và P0, H đều nằm trong mặt phẳng thẳng đứng chứa cần và cột. Hoạ đồ lực của nó có dạng như hình 2.9. 1 - Khi dây hàng song song với phương cần (hình 2.9, a). 2 - Khi dây hàng qua pu-li ở rãnh xẻ, song song với phương dây điều chỉnh (hình 2.9,b). Nhận xét: căn cứ vào họa đồ lực ta thấy ở cần cẩu loại II: H, P0 nhỏ hơn nhiều so với loại I. Hình 2.9. Sơ đồ xác định lực của cần cẩu khi nghiêng, chúi 2.6. Tí