Luận án Qui trình công nghệ sửa chữa các thiết bị của cần trục cho Cảng Nhà Rồng – Khánh Hội

9,1 N Thanh răng được làm bằng thép 45 Có : [s] kéo = 600 N/mm Vậy s < [s]kéo = 600 N/mm2 4.11 Tính nghiệm trục : Chọn chiều dài trục l = 900(mm) ( khoảng cách giữa hai gối đỡ ) Khi bánh răng và thanh răng ăn khớp tại chổ tiếp xúc xuất hiện lực vòng P và Hình 4.15 Biểu đồ nội lực Lực hướng tâm Pr Ta có: (4.46) Trong đó : (4.47) Tính momen uốn tổng cộng ở tiết diện b – b: (4.48) (4.49) Đường kính trục tại tiết diện b-b: (4.50) chọn db-b = 165 mm Chọn đường kính trục tại ổ d = 160 mm Hình 4.16 Trục * Kiểm tra trục tại tiết diện B – B Để kiểm tra trục ta dùng công thức: (4.51) Trong đó : (4.52) Ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kì đối xứng (4.53) Các ứng suất lớn nhất. (4.54) Giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kì đối xứng . s-1 = (0,4¸0,5)sb; lấy s-1 = 0,45 ; s-1 = 0,45 ´ 1000 = 450 (N/mm2) T-1 = (0,2¸0,3)Tb; lấy T-1 = 0,25 ; T-1 = 0,25 ´ 1000 = 250 (N/mm2) Hệ số xoắn ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi ys và yT chọn theo vật liệu . Đối với thép 45 thường hóa chọn ys = 0,1 ; yT = 0,05 Tính hệ số ks , kT, es , eT: Chọn theo bảng [(7-4), [13] ] được es = 0,65 , eT = 0,53 , tập trung ứng suất do rãnh then ( Bảng 7-8) [13] ks = 2 , kT = 2,1 Tỷ số Tập trung ứng suất do lắp căng , với kiểu lắp T3 , áp suất trên bề mặt lấy = 30 N/mm2 , tra Bảng (7-10) [13] ta có (4.55) Ta thay nT,ns vào công thức : Lấy [n] = 1,5 ¸ 2,5 Vậy trục đủ bền 4.12 Tính nghiệm ổ Chọn ổ theo khả năng làm việc được đặc trưng bởi hệ số C. * Hệ số khả năng làm việc của ổ: Theo công thức 8-[13] C=Qtđ(n.h)0,3 (4.56) Trong đó : h : thời gian phục vụ của ổ (giờ); với thời gian phục vụ của ổ là 5 năm làm việc ở chế độ trung bình ta có tổng số giờ làm việc T = 14460(giờ) Þ số giờ làm việc thực tế của ổ : h = T.25% = 3620 (giờ) - n : số vòng quay của ổ (v/ph); n = ntang = 114,65 (v/ph) - Qtd : tải trọng tương đương tác dụng lên ổ (daN) + Qtđ=Kv.Kn.Kt.RA (4.57) Với : . Kt : Hệ số tải trọng động; bảng 8-3 [13] có Kt=1,2 . Kv : Hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay; Bảng 8-5 [13] có Kv=1 . Kn : Hệ số nhiệt độ; bảng 8-4 [13] có Kn=1 . RA : Phản lực tại gối đỡ (A); ở đây ta xét tại gối A vì RA > RB RA = 251600 (N) Þ Qtd =1.1.1,2. 251600 =332112 (N) C=332112.(114,65.3620)0,3 = 16095681 (N) = 1609568,1 (daN) Hình 4.17: Ổ đỡ Vậy ta chọn ổ bi có các thông số như Hình (4.17) C = 1750000 (daN) d = 165 mm D= 250 mm B=70 mm Khối lượng m= 7,6 kg Với đường kính chổ lắp d = 160 (mm) Ổ bi lồng cầu một dẫy được lắp trong gối đỡ trục. KẾT LUẬN Tên Thông số tính nghiệm Thông số máy thực tế Bánh răng (mm) D1=350, D0=290, D2=230 D1=350, D0=290, D2=230 Thanh răng (mm) Z=15,m=20 Z=15,m=20,b=200 Trục (mm) Þ162,5 Þ165 Puly (mm) Dpu426xB150 Dpu600xB150 Động cơ 14,7(kW) 15(kW),n=850(vòng/phút) Khớp Mkh 334,38(kG.m) Mkh 500, D350xB180 (mm) Phanh Mph33,5(kG.m) Mph60(kG.m), D= 250 (mm) Ổ C=1605968,1daN C=1750000daN d=160 (mm) Từ các thông số tính nghiệm của cơ cấu thay đổi tầm với ở trên và các thông số của máy thực tế . ta thấy thỏa mãn. Như vậy trong qúa trình tính nghiệm các thông số tính nghiệm và các thông số của máy mẫu là thỏa mãn yêu cầu như máy thực tế. Tuy nhiên đây là cơ cấu qui định phải đảm bảo độ an toàn tuyệt đối. Vì vậy phải kiểm tra bảo dưỡng và vận hành đúng qui định của hồ sơ kĩ thuật sau khi đã tính nghiêm và sữa chữa. CHƯƠNG V TÍNH NGHIỆM KẾT CẤU THÉP CẦN VÀ VÒI 5.1 Tải Trọng - Tổ Hợp Tải Trọng tính nghiệm. Khi cần trơc lµm viƯc, nã chÞu nhiỊu lo¹i t¶i träng kh¸c nhau t¸c dơng lªn kÕt cÊu, ngoµi ra néi lùc trong cÇn vµ vßi cßn phơ thuéc vµo c¸c lùc t¸c dơng lªn nã.V× vËyta cÇn tÝnh nghiệm cÇn vµ vßi theo c¸c tỉ hỵp t¶i träng sau: Bảng 5.1 T¶i träng TÝnh theo søc bỊn TÝnh theo ®é bỊn ®é ỉn ®Þnh Ia Ib IIa IIb 1, Träng l­ỵng b¶n th©n c¸c cÊu kiƯn cÇn trơc :G G G G G 2, Träng l­ỵng hµng Q jIQ Qtd jIIQtd Q 3, Lùc n»m ngang T = Q.tga do c¸p treo hµng nghiªng gãc a so víi ph­¬ng th¼ng ®øng g©y ra - Qtd.tgaI - Qtd.tgaII 4,Lùc qu¸n tÝnh tiÕp tuyÕn do c¬ cÊu quay vµ ®èi träng g©y ra khi h·m c¬ cÊu quay(lùc qu¸n tÝnh cđa hµm tÝnh víi gãc a) - Pq® - Pqdmax 5, Lùc qu¸n tÝnh tiÕp tuyÕn g©y ra khi h·m c¬ cÊu thay ®ỉi tÇm víi ( lùc qu¸n tÝnh cđa hµng tÝnh v¬Ý gãc a) - Pq - Pqmax 6, Lùc qu¸n tÝnh li t©m khi quay cÇn trơc - Ptt - Pqmax 7, ¸p lùc giã lªn cÇn trơc (¸p lùc giã lªn tÝnh víi gãc a) - - - PgII C¸c tỉ hỵp t¶i träng qui ®Þnh cho c¬ cÊu nh­ sau: Ia,IIa : Mang hµng tõ mỈt ®Êt víi tèc ®é 50% (Ia) vµ tèc ®é toµn phÇn (IIa) hay h·m tõ tõ (Ia) vµ h·m ®ét ngét (IIa) khi h¹ hµng. Ib: H·m tõ tõ c¬ cÊu quay hay c¬ cÊu thay ®ỉi tÇm víi IIb: H·m ®ét ngét c¬ cÊu quay hay c¬ cÊu thay ®ỉi tÇm víi. Trước khi tính nghiệm ta tiến hành lấy mẫu thử của máy thực tế tại các vị trí nguy hiểm để tiến hành kéo và nén để thử ứng suất cho phép. Ta lấy mẫu thử có kích thước 400x200 và tiến hành kéo nén ta thấy các giá trị ứng suất như sau: Víi thÐp CT3 [sb] =1800 (kG/cm2) [sc] =1900 (kG/cm2) 5.2 Tính nghiệm kết cấu thép vòi. Ta tÝnh nghiệm vßi trong tỉ hỵp t¶i träng IIa vµ tÝnh nghiệm vßi trong 2 mỈt ph¼ng : MỈt ph¼ng th¼ng ®øng (mỈt ph¼ng n©ng) vµ mỈt ph¼ng n»m ngang (mỈt ph¼ng vu«ng gãc mỈt ph¼ng n©ng). Hình 5.1 Sơ đồ tính Vòi Trong mỈt ph¼ng n©ng, vßi ®­ỵc tÝnh nh­ 1 dÇm tùa trªn 2 gèi D & E. D : Chèt b¶n lỊ liªn kÕt vßi víi ®Çu cÇn . E : Chèt b¶n lỊ liªn kÕt vßi víi gi»ng vßi. Trong mỈt ph¼ng n»m ngang, víi cÇn cã vßi dïng gi»ng mỊm th× vßi ®­ỵc coi lµ 1dÇm congxon trªn 2 gèc t¹i chèt liªn kÕt gi÷a cÇn vµ vßi. 5.2.1 TÝnh to¸n vßi trong mỈt ph¼ng n©ng : Tỉ hỵp t¶i träng IIa ®­ỵc tÝnh khi cÇn trơc ®øng yªn, n©ng hµng tõ mỈt mái hoỈc h·m víi toµn bé tèc ®é. Trong tỉ hỵp t¶i träng nµy, cã c¸c thµnh phÇn t¶i träng t¸c dơng sau : + Träng l­ỵng b¶n th©n vßi : G = 4T = 4000(kG) + Träng l­ỵng hµng : Q =16T = 16000 ( kG) Víi tỉ hỵp t¶i träng IIa. Theo công thức (4.1) [4]. Qtd = Q. yII (5.1) yII : HƯ sè ®éng phơ thuéc chÕ ®é lµm viƯc, víi chÕ ®é lµm viƯc trung b×nh, yII =1,4. -> Qtd = 1600 .1,4 = 22400 (kG) + Lùc c¨ng trong nh¸nh c¸p n©ng theo h­íng cuèn c¸p ®Ỉt t¹i vÞ trÝ ®Çu vßi vµ vÞ trÝ rßng räc dÉn h­íng (C). (5.2) Víi a: Béi suÊt pa l¨ng , a =1 h : HiƯu suÊt pa l¨ng , h = 0,98 Q : Träng l­ỵng hµng, Q =16000 kG + ¸p lùc giã t¸c dơng lªn vßi trong mỈt ph¼ng n©ng : (5.3) Víi : Pv : ¸p lùc giã t¸c dơng lªn bỊ mỈt chÞu giã cđa kÕt cÊu ë ®é cao ®· cho ( KG/m2). Theo công thức (4.6) [4] Pv= q0 .n. C.b.g ( kG/m2) (5.4) q0 : ¸p suÊt ®éng cđa giã ë ®é cao 10m so víi mỈt ®Êt, ë tr¹ng th¸i lµm viƯc; q0 = 15 kg/m2. Theo công thức (4.7) [4] n : HƯ sè hiƯu chØnh t¨ng ¸p lùc phơ thuéc vµo ®é cao so víi mỈt ®Êt, n=1,5 Bảng 4.5 [4] C: HƯ sè khÝ ®éng häc, phơ thuéc h×nh d¸ng kÕt cÊu, ®èi víi dÇm kÝn ,c=1,4 Bảng 4.5 [4]. g : HƯ sè qu¸ t¶i, phơ thuéc ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n, khi tÝnh theo ph­¬ng ph¸p USCF, g =1 b: HƯ sè ®éng lùc, do ®Ỉc tÝnh m¹ch ®éng cđa ¸p suÊt ®éng cđa giã khi tÝnh KCT; b=1 -> Pv =15. 1,5 .1,4 .1.1 = 31,5 ( kG/m2) g : gãc hỵp bëi ph­¬ng cđa vßi víi ph­¬ng n»m ngang ; g = 400 Fv : DiƯn tÝch ch¾n giã cđa vßi (m2) Fv = F1 + F2 ; F1= 4,064 m2 F2 = 0,96 m2 -> Pv =5,024 (m2) -> Pgv = 5,024 .31,5 . sin 400 =153,72 (kG) §Ĩ tÝnh to¸n vßi, ta ph©n c¸c lùc thµnh có thµnh phÇn nh­ sau: + Ph©n träng l­ỵng hµng Q thµnh 2 thµnh phÇn, thµnh phÇn vu«ng gãc víi vßi vµ thµnh phÇn n»m däc theo vßi. Qx = Q .sing = 22400. sin 40 =14398 ( kG) Qy = Q .sing = 22400. cos 40 = 17159 ( kG) g : Gãc hỵp bëi ph­¬ng cđa vßi víi ph­¬ng n»m ngang (tr­êng hỵp vßi n»m vu«ng gãc víi cÇn ): g = 400 + Coi träng l­ỵng b¶n th©n vßi, lùc giã ph©n bè suèt chiỊu dµi vßi: - Träng l­ỵng b¶n th©n vßi : Gv = 4000 (kG) (5.5) Lv: ChiỊu dµi vßi : Lv = 10,44 (m) Ph©n tÝch qv thµnh 2 thµnh phÇn: qvx = qv . sin g = 2 46 ( kG/m) qvy = qv . sin g = 2 93 ( kG/m) - T¶i träng giã : Pgv = 153,72 (kG) -> qvgx = qgv . cos g = 12,5 ( kG/m) qgyv = qqv . sin g = 10,5 ( kG/m) - T¹i D, ta ph©n Sh thµnh 2 thµnh phÇn : Shx = Sh. cos g = 12766 ( kG/m) Shy = Sh. sin g =10713 ( kG/m) * X¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn ph¶n lùc : 1- Thµnh phÇn ph¶n lùc RDY (5.6) Trong ®ã : CE : ChiỊu dµi vßi , CE =10,44 (m) DE : ChiỊu dµi ®u«i vßi : DE = 2,95 (m) (5.7) 2- Thµnh phÇn ph¶n lùc RE Ph©n tÝch RE thµnh 2 thµnh phÇn REX = RE. cos j REY = RE.sinj Víi j : gãc hỵp bëi ph­¬ng cđa Vßi vµ ph­¬ng cđa gi»ng : j = 550 Hình 5.2 Sơ đồ lực Vòi Chiếu tÊt c¶ c¸c lùc nÐn ph­¬ng Y. 3- Thµnh phÇn ph¶n lùc RDX (5.8) * X¸c ®Þnh vµ vÏ biĨu ®å M,Q, N * X¸c ®Þnh m« men t¹i c¸c mỈt c¾t vßi: + T¹i mỈt c¾t 1-1 : Gi÷ l¹i phÇn bªn tr¸i mỈt c¾t. Hình 5.3 Sơ đồ tính mômen (5.9) Víi : X1 =0 -> M1-1 =0 X1 = 7,49 -> M1-1 = 138229,6 ( kG.m). + T¹i mỈt c¾t 2-2 : Gi÷ l¹i phÇn bªn ph¶i mỈt c¾t. (5.10) Víi X2 =0 -> M2-2 =0 X2 = 2,95 -> M2-2 = -137175,88 ( kG.m) * X¸c ®Þnh gi¸ trÞ lùc c¾t t¹i vÞ trÝ vßi . + T¹i mỈt c¾t 1-1 : Q11 + Qy + qvy .X1 +qgy.X1 = 0 (5.11) Q11 = -Qy -X1 (qvy +qgy) = Q11 = -308X1 - 17159 Víi x1 =0 -> Q11=-17159( kG) X1 =7,49 -> Q11=-19465,92( kG) + T¹i mỈt c¾t 2-2 Q22 - REy - qvy.x2 - qgy.x2 = 0 (512.) Q22 = Rey + X2 (qvy +qgy) Q22 = 308X2 + 46040 víi X2 =0 -> Q22 = 46040 (kG) X2 =2,95 -> Q22 = 46948,6 (kG) * X¸c ®Þnh gi¸ trÞ lùc däc : + T¹i mỈt c¾t 1-1 N11 +Sh - Qx - qvx (5.13) N1-1 = - Sh +Qx + qvx .x1 -Pxg .x1 N1-1 = -2268,7 +228X1 N1-1 = -2268,7 +228.7,49 (kG) N1-1 = -560,98 (kG) + T¹i mỈt c¾t 2-2 N2-2 = - REx +pgx. X1 - qvx .x2 (5.14) N2-2 = -228 X2 +32237 N2-2 = 32237 (kG) N2-2 = 31564,4 (kG) Hình 3.4 Biểu đồ nội lực vòi trong mặt phẳng nâng 5.2.2 TÝnh to¸n vßi trong mỈt ph¼ng n»m ngang V× gi»ng vßi lµ gi»ng mỊm, nªn trong mỈt ph¼ng n»m ngang, khi tÝnh to¸n, ta coi vßi lµ 1 dÇm c«ng xon trªn hai gèi tùa t¹i chèt liªn kÕt gi÷a cÇn vµ vßi. Ta tiÕn hµnh tÝnh vßi ë tÇm víi lín nhÊt (Rmax, jmin). Khi ®ã, gãc hỵp bëi ph­¬ng cđa vßi víi ph­¬ng n»m ngang g =180. C¸c thµnh phÇn t¶i träng t¸c dơng trong mỈt ph¼ng ngang . + Thµnh phÇn t¶i träng ngang T do l¾c ®éng c¸p hµng g©y ra : T =Q.tga (5.15) Q : Träng l­ỵng hµng ; Q =16T =16000kG a : Gãc nghiªng cđa c¸p treo hµng so víi ph­¬ng th¼ng ®øng khi TK, s¬ bé chän a =150. -> T = 4287,2 (kG) + ¸p lùc giã t¸c dơng lªn vßi. (5.16) Coi t¶i träng giã t¸c dơng trong mỈt ph¼ng ngang lµ lùc ph©n bè trªn suèt chiỊu dµi: §Ĩ thuËn tiƯn cho viƯc tÝnh to¸n, ta ®Ỉt lùc T ngay ®Çu mĩt cđa vßi : D­íi t¸c dơng cđa ngo¹i lùc t¹i D, cïng xuÊt hiƯn 2 ph¶n lùc cïng ph­¬ng, ng­ỵc chiỊu vµ cïng ®é lín, t¹o thµnh 1 cỈp ngÉu lùc, ta biĨu diƠn cỈp ngÉu lùc nµy b»ng 1 m«men vµ 1 ph¶n lùc nh­ h×nh vÏ. * X¸c ®Þnh MD. LÊy åMD =0 (5.17) * X¸c ®Þnh ND : (5.18) * X¸c ®Þnh nội lực. + X¸c ®Þnh gi¸ trÞ m«men M : - T¹i mỈt c¾t 1-1 : (5.) - T¹i mỈt c¾t 2-2 Hình 5.5 Sơ đồ tính Vòi trong mp ngang X¸c ®Þnh gi¸ trÞ lùc c¾t Q T¹i m¾t c¾t 1-1 : (5.19) T¹i m¾t c¾t 2-2 (5.20) BiĨu ®å M,Q t¹i c¸c mỈt c¾t cđa vßi : Hình 5.6 Biển đồ nội lực vòi trong mặt phẳng ngang 5.2.3 TÝnh vµ kiĨm tra bỊn vßi : ViƯc tÝnh to¸n tiÕt diƯn vßi dùa vµo m«men uèn däc, m«men uèn ngang, lùc c¾t, lùc däc trªn c¸c biĨu ®å néi lùc. ViƯc x¸c ®Þnh h×nh d¸ng vßi dùa vµo biĨu ®å m«men uèn trong mỈt ph¼ng n©ng, h×nh d¸ng vßi nh­ sau: Trong mỈt ph¼ng n»m ngang, h×nh d¸ng vßi : Hình 5.7 Hình dáng Cần và Vòi * X¸c ®Þnh ®Þnh mỈt c¾t ngang nguy hiĨm ®Ĩ tÝnh vßi : MỈt c¾t nguy hiĨm lµ mỈt c¾t cã m«men uèn, lùc c¾t, lùc däc lín vµ nh÷ng mỈt c¾t cã tiÕt diƯn, kÝch th­íc nhá. KiĨm tra vßi t¹i tiÕt diƯn 1-1 (mỈt c¾t qua gèi D) M® =138229,6 ( kG.m) Q® = 46948,6 (kG) Hình 5.8 Mặt cắt N® =31564,4 ( kG) Mn =32795 ( kG.m) Qn = 4468, 6 (kG). * KÝch th­íc mỈt c¾t : * DiƯn tÝch tiÕt diƯn : * X¸c ®Þnh m«men qu¸n tÝnh cđa tiÕt diƯn ®èi víi c¸c trơc X vµ Y (5.21) TÞnh tiÕn hƯ trơc (X1O1Y) vµ (X2O2Y) vµ XOY víi kho¶ng c¸ch trơc. Ta ®­ỵc : + XÐt tÊm 3,4 trong hƯ täa ®é ( XO3Y3) vµ (XO4Y4) (5.22) TÞnh tiÕn hƯ trơc (XO3Y3) vµ (XO4Y4) vỊ XOY víi kho¶ng c¸ch trơc. + XÐt toµn bé mỈt c¾t tiÕt diƯn. M«men chèng uèn cđa tiÕt diƯn ®èi víi trơc X. (5.23) M«men chèng uèn cđa tiÕt diƯn ®èi víi trơc Y (5.24) VËy ta cã : -> øng suÊt ph¸p lín nhÊt sinh ra trªn tiÕt diƯn . Theo công thức (8.20) [14] (5.25) øng suÊt tiÕp do Q® g©y ra. Theo công thức (7.9) [14] (5.26) Q® : Lùc c¾t lín nhÊt t¹i tiÕt diƯn gi÷a vßi trong mỈt ph¼ng n©ng Q® = 46948,6 (kG) Scx : M«men tÜnh c¸c phÇn bÞ c¾t bỉ ®«i víi trơc x (5.27) Jx : M«men qu¸n tÝnh cđa tiÕt diƯn ®èi víi trơc x, Jx =111.104 (cm4) bxc : ChiỊu réng tiÕt diƯn bÞ c¾t bcx = 2.dt = 2.1 = 2(cm) * øng suÊt tiÕp do Qn g©y ra. Víi : Qn : Lùc c¾t lín nhÊt t¹i tiÕt diƯn giao vµ trong mỈt ph¼ng ngang Qn =4468,6 (kG) Syc : M«men tÜnh cđa phÇn bÞ c¾t bá ®èi víi trơc y . (5.28) J : M«men qu¸n tÝnh cđa tiÕt diƯn ®èi víi trơc y : Jy = 489400 (cm4) by : ChiỊu réng tiÕt diƯn bÞ c¾t byc =2db = 2.1,5 = 5 (cm) * øng suÊt t­¬ng ®­¬ng ( theo TNB§HD) (5.29) Víi thÐp CT3 [s] =1800 ( kG/cm2) -> std TiÕt diƯn ®đ bỊn. 1.2. KiĨm tra vßi t¹i tiÕt diƯn ®Çu vßi : Q® = 17159 ( kG) N® = 2268 ( kG) Qn = 4287,2 (kG) * KÝch th­íc mỈt c¾t : sb =15 (mm) st =10 (mm) B = 370 (mm) B0 =340 H =480 (mm) H0 =450 (mm) * DiƯn tÝch tiÕt diƯn : Hình 5.9 Mặt cắt Fb = 2. db .B = 2.15.370 =11100 ( mm2) Ft = 2.dt =2.10.480 = 10800 (mm2) F = åFi =11900 (mm2) * X¸c ®Þnh m«men qu¸n tÝnh ®èi víi c¸c trơc X,Y + XÐt tÊm 1,2 + XÐt tÊm 3,4 * XÐt toµn bé mỈt c¾t tiÕt diƯn : * M«men chèng uèn. VËy ta cã : * øng suÊt ph¸p : * øng suÊt tiÕp do Q® : øng suÊt tiÕp do Qn * øng suÊt t­¬ng ®­¬ng. Víi thÐp CT3 , [sb] =1800 (kG/cm2) -> std tho¶ m·n 1.3 - KiĨm tra t¹i tiÕt diƯn ®u«i vßi. Víi Q® =46040 (kG) N =32237 (kG) * KÝch th­íc mỈt c¾t : sb =15 (mm) st = 10 (mm) B = 430 (mm) B0 =400 (mm) H = 520 (mm) H0 =490 (mm) Hình 5.10 Mặt cắt * DiƯn tÝch tiÕt diƯn : * X¸c ®Þnh m«men qu¸n tÝnh ®èi víi c¸c trơc X,Y + XÐt tÊm 1,2 + XÐt tÊm 3,4 : * XÐt toµn bé mỈt c¾t tiÕt diƯn : + M«men chống uèn tiÕt diƯn: VËy ta cã : * øng suÊt ph¸p : . * øng suÊt tiÕp do Qd . * øng suÊt t­¬ng ®­¬ng. Theo công thức Víi thÐp CT3 , [sb] =1720 (kG/cm2) -> std tho¶ m·n . 5.3 TÍNH NGHIỆM KẾT CẤU THÉP CẦN Ta tiÕn hµnh tÝnh to¸n cÇn trong tỉ hỵp t¶i träng IIa, øng víi 3 vÞ trÝ cđa cÇn: jmin ; jTB ; jmax . Vµ tiÕn hµnh tÝnh cÇn trong 2 mỈt ph¼ng: MỈt ph¼ng th¼ng ®øng (mỈt ph¼ng n©ng) vµ mỈt ph¼ng n»m ngang (mỈt ph¼ng vu«ng gãc mỈt ph¼ng n©ng). Trong mỈt ph¼ng n©ng, coi cÇn lµ 1 dÇm c«ng xon ®Ỉt trªn 2 gèi : - Mét gèi cè ®Þnh lµ chèt ®u«i cÇn - Mét gèi di ®éng lµ chèt liªn kÕt thanh kÐo thay ®ỉi tÇm víi. Hình 5.11 Sơ đồ tính trong mp đứng Trong mỈt ph¼ng ngang, coi cÇn lµ 1 dÇm c«ng xon cã 2 gèi tùa lµ chèt ®u«i cÇn và chốt liên kết thay đổi tầm với Hình 5.12 Sơ đồ tính trong mp ngang 5.3.1Các tải trong tác dụng lên cần: 1- Träng l­ỵng b¶n th©n cÇn : G = 14T = 14000(kG) 2- Hỵp lùc N (do träng l­ỵng vßi vµ gi»ng) t¸c dơng vµo ®Çu cÇn. (Bảng 5.2). VÞ trÝ 1(jmin) 2 (jTB) 3(jmax) N(KG) 2293,25 1865,35 1513,47 3. X¸c ®Þnh lùc trong thanh gi»ng ®èi träng T. Víi G®tr : Träng l­ỵng ®èi träng ; G® =10100 (kG) L® : C¸nh tay ®ßn tõ träng t©m ®èi träng tíi vÞ trÝ ®Ỉt ®èi träng. b : Kho¶ng c¸ch tõ thanh gi»ng - vÞ trÝ ®Ỉt ®èi träng. Bảng 5.3 VÞ trÝ 1(jmin) 2 (jTB) 3(jmax) L® (m) 6,35 6,875 5,25 b(m) 2,125 2,375 1,125 T(KG) 30178 29233,9 47128,6 4. Lùc giã t¸c dơng lªn cÇn : Trong mỈt ph¼ng n©ng : Các thông số được lấy từ các bảng ở cuốn [4]. Tương tự như đã trình bày ở phần tải trọng gió ở vòi. (5.30) Víi : Pc : ¸p lùc giã t¸c dơng lªn bỊ mỈt chÞu giã cđa cÇn (kG/m2) (kG/m2) q0 : ¸p lùc giã t¸c dơng lªn bỊ mỈt ë ®é cao 10m so víi mỈt ®Êt, ë tr¹ng th¸i lµm viƯc ; q0 =15 (kG/m2) n : HƯ sè hiƯu chØnh ¸p lùc phơ thuéc vµo ®é cao so víi mỈt ®Êt, n=1,5 C: HƯ sè khÝ ®éng häc, phơ thuéc vµo h×nh d¸ng kÕt cÊu, ®èi víi dÇm kÝn , C=1,4 g : HƯ sè qu¸ t¶i, phơ thuéc ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n, khi tÝnh theo ph­¬ng trÝnh USCF , g = 1; b : HƯ sè ®éng lùc, b= 1 Pc : 15 .1,5 .1,4 .1.1 = 31,5 ( kG/m2) a : Gãc hỵp bëi ph­¬ng cđa cÇn so víi ph­¬ng n»m ngang . Fc : DiƯn tÝch ch¾n giã cđa cÇn (m2); Fc = 27,94 (m2). Bảng 5.4 VÞ trÝ 1(jmin) 2 (jTB) 3(jmax) sina 0,707 0,891 0,984 Pgc (KG) 588,84 777 866,64 Trong mỈt ph¼ng ngang . Pcg = Pc. Fc Pc = 31,5 (kG/m2) Fc = 24,68 (m2) -> Pcg = 777,42 (kG) 5. Lùc c¨ng nh¸nh c¸p treo hµng t¸c dơng vµo puly dÇu cÇn : Sh =16326,5 (kG) 5.3.2 Tính nghiệm cần trong mặt phẳng nâng: 1. TÝnh to¸n ë vÞ trÝ 1 ( jmin) j = 420 ( Gãc hỵp bëi ph­¬ng cđa cÇn víi ph­¬ng n»m ngang) j j Hình 3.13 Sơ đồ lực Cần * Ph©n thµnh phÇn ph¶n lùc RB lµm 2 thµnh phÇn : RB : Ph¶n lùc t¹i vÞ trÝ l¾p thanh r¨ng RBx : N»m däc cÇn RBy : N»m vu«ng gãc víi cÇn -> RBx = RB .cosa RBy = RB .sina Víi a : Gãc hỵp bëi ph­¬ng cđa cÇn víi ph­¬ng cđa thanh r¨ng ë vÞ trÝ 1; a =420 Ph¶n lùc T trong thanh gi»ng ®èi träng thµnh 2 thµnh phÇn . Víi :g : Gãc hỵp bëi ph­¬ng cđa thanh gi»ng ®èi träng víi ph­¬ng cÇn : g = 480 T = 30178 (kG) Ph©n Pcg thµnh 2 thµnh phÇn . Víi j: Gãc hỵp bëi ph­¬ng cđa cÇn víi ph­¬ng n»m ngang ; j = 420 Pgc = 588,84 Ph©n träng l­ỵng cÇn: Gcx = Gc .cosj = 10404 kG Gcy = Gc .sinj = 9367,8 kG j = 420 ; Gc = 14000 kG Ph©n hỵp lùc N thµnh 2 thµnh phÇn : Víi x : Gãc hỵp bëi ph­¬ng cđa cÇn víi ph­¬ng hỵp lùc N x =150 ; N= 2293,27 (kG) Ph©n lùc c¨ng trong nh¸nh c¸p n©ng Sn: b : Gãc hỵp bëi ph­¬ng cđa Sn víi trơc cÇn. b =900 ; Sn = 16326,5 (kG) Coi träng l­ỵng cÇn vµ lùc giã lµ ph©n bỉ ®Ịu trªn chiỊu dµi cÇn : X¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn ph¶n lùc liªn kÕt. X¸c ®Þnh RBy (5.31) Trong ®ã : AB : Kho¶ng c¸ch tõ chèt cÇn tíi vÞ trÝ l¾p thanh r¨ng ; AB = 6(m) AC:Kho¶ng c¸ch tõ chèt cÇn tíi vÞ trÝ l¾p thanh gi»ng ®èi träng; AC=6,75 (m) AD : ChiỊu dµi cÇn , AD = 26,9 (m) X¸c ®Þnh RAy . . (5.32) X¸c ®Þnh RAx . (5.33) VÏ biĨu ®å M, N, Q cđa cÇn : Hình 5.14 Sơ đồ tính nội lực X¸c ®Þnh vµ vÏ biĨu ®å M«men M : * T¹i mỈt c¾t 1-1 : (5.34) -> M11 =0 khi X1=0 M11 =-34735 (kG.m) khi X1 =20,15 (m) * T¹i mỈt c¾t 2-2 : (5.35) -> M22 = 0 khi X2 =0 M22 =48006 khi X2 = 6 (m) * T¹i mỈt c¾t 3-3 (5.36) -> Khi M33 =45024 ( kG.m) khi X3 =6 (m) M33 = 32383,4 (kG.m) khi X3 =6,75 (m) X¸c ®Þnh vµ vÏ biĨu ®å lùc c¾t Q * T¹i mỈt c¾t 1-1 -> Khi Q11 =1960,9 khi X1 =0 Q11 =-5640,1 khi X1 = 20,15 * T¹i mỈt c¾t 2-2 Q22 =-8614,04 (kG) khi X2 =0 Q22 = -6388,04 khi X2 =6 (m) * T¹i mỈt c¾t 3-3 Q33 = RAY + RBy + x2 (371) Q33 = 14465,3 + 371 X2 Q33 = 16691,3 (kG) khi X3 = 6 (m) Q33 =16969,56 (kG) khi X3 =6,75 (m) X¸c ®Þnh vµ vÏ biĨu ®å lùc däc N : * T¹i mỈt c¾t 1-1 khi X= 0 khi X1=20,15m * T¹i mỈt c¾t 2-2 khi X3 =0 (m) khi X3 = 6 (m) * T¹i mỈt c¾t 3-3 N33 =-46429, 42 khi X3 =6 (m) N33 = -46158,3 khi X3 = 6,75 (m) Từ các thông số của mômen, lực cắt, lực dọc như trên. Ta vẽ biểu đồ mômen, lực cắt, lực dọc như (Hình 5.15) Hình 5.15 Biểu đồ nội lực tại vÞ trÝ 1 ( jmin) 2 . TÝnh to¸n cÇn trong mỈt ph¼ng n©ng ë vÞ trÝ 2( jTB) j2 = 620 * Ph©n T : Víi g = 700 T = 29233,9 kG * Ph©n Gc (5.37) j = 620 : Gãc hỵp bëi ph­¬ng cđa cÇn víi ph­¬ng n»m ngang ë vÞ trÝ 2. * Ph©n hỵp lùc N : Víi x = 170 ; N =1865,35 (kG) * Ph©n Pgc * Ph©n RB thµnh 2 thµnh phÇn : (5.38) Víi a = 520 * Ph©n lùc c¨ng Sh (5.39) Víi b = 70 Sh =16326,5 (kG) X¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn ph¶n lùc liªn kÕt . X¸c ®Þnh RBy (5.40) X¸c ®Þnh RAy. . (5.41) X¸c ®Þnh RAx (5.42) X¸c ®Þnh gi¸ trÞ vµ vÏ biĨu ®å M, N,Q. X¸c ®Þnh vµ vÏ biĨu ®å m«men M . * T¹i mỈt c¾t 1-1 -> M11 =0 Khi X1 = 0 M11 = -69276,6 (kG.m) khi x1 =20,15 (m) * T¹i mỈt c¾t 2-2 -> M22 =0 khi X2 =0 M22 = 32635,5 ( kG.m) khi x2 = 6(m) * T¹i mỈt c¾t 3-3 : (5.43) -> M33 = 39898,8 (kG.m) khi X3 =6 (m) M33 = 27942,3 ( kG.m) khi X3 =6,75 (m) X¸c ®Þnh vµ vÏ biĨu ®å ®o Q . * T¹i mỈt c¾t 1-1 (5.44) -> Q=1444,4 (kG) khi x1 =0 Q11 = -8320,29 (kG) khi x1 = 20,15 (m) * T¹i mỈt c¾t 2-2. Q22 = - RAy +x2 (qgy + qcy) (5.45) Q22 = -6891,25 (kG) khi x2 =0 Q22 = -3987,25(kG) khi x2 =6 (m) * T¹i mỈt c¾t 3-3 -> Q33 = 18785,55 (kG) khi X2 =6 (m) Q33 = 19148,55 (kG) khi x2 =6,75 (m) X¸c ®Þnh vµ vÏ biĨu ®å N : * T¹i mỈt c¾t 1-1 -> N11 =-17987,8 (kG) khi x1 =0 N11 = -22631,2 (kG) khi x1 = 20,15 (m) * T¹i mỈt c¾t 2-2 N22 = -16392,7 + 230,44 x2 -> N22 = - 16392,7 khi x2 = 0 N22 = -15011 (kG) khi x2 = 6(m) * T¹i mỈt c¾t 3-3 N33 = -34185,5 + 230,44 x3 -> N33 =32803,1 (kG) khi x3 =6 (m) N33 = -32630,3 (kG) khi x3 = 6, 75 (m). Từ các thông số của mômen, lực cắt, lực dọc như trên. Ta vẽ biểu đồ mômen, lực cắt, lực dọc như ( Hình 5.16) Hình 5.16 Biểu đồ nội lực tại vÞ trÝ 2( jTB) 3- TÝnh to¸n cÇn trong mỈt ph¼ng n©ng ë vÞ trÝ 3( jmax) j = 800 * Ph©n T . (5.46) Víi * Ph©n Gc : (5.47) Víi j = 800 * Ph©n hỵp lùc N : (5.48) Víi x = 70 ; N = 1513,47 (kG) * Ph©n t¶i träng giã Pgc : (5.49) Víi j = 800 ; Pcg = 866,64 (kG) Ph©n RB thµnh 2 thµnh phÇn : (5.50) Víi a = 600 * Ph©n Sh thµnh 2 thµnh phÇn : (5.51) Víi b = 70 Sh = 16326,5 (kG) X¸c ®Þnh c¸c thµnh phÇn ph¶n lùc liªn kÕt X¸c ®Þnh RBy . RBy = 59855,24 ( kG) X¸c ®Þnh RAy. RAy = 25626,4 ( kG) X¸c ®Þnh RAx RAx =-12103,82 (kG) X¸c ®Þnh gi¸ trÞ vµ vÏ biĨu ®å M, N, Q X¸c ®Þnh vÏ biĨu ®å m«men M : * T¹i mỈt c¾t 1-1 : M11 = -272,11 X12 + 1805,2 x1 (5.52) -> M11 =0 khi X1=0 M11 = - 74150,9 (kG.m) khi X1= 20,15 (m) * T¹i mỈt c¾t 2-2 : M22 = 25626,4 x2 - 272,11 x22 (5.53) -> M22 =0 khi x2 =0 M22 = 143962,4 (kG.m) khi x2 = 6 * T¹i mỈt c¾t 3-3 M33 = -272,11 X23 - 34229 x3 + 359130 (5.54) M33 = 143960 (kG.m) khi x3 =6(m) M33 =115686,24 (kG.m) khi x3 =6,75 (m) X¸c ®Þnh vµ vÏ biĨu ®å Q. * T¹i mỈt c¾t 1-1 Q11 = 1805,3 - 544,2 X1 (5.55) Q11 =1805,3 (kG) khi x1 =0 Q11 =-9160,33 (kG) khi x1 = 20,15 (m) * T¹i mỈt c¾t 2-2 : Q22 =-25626,4 + 544,2 x2 (5.56) -> Q22 =- 25626,4 (kG) khi x2 =0 Q22 = -22361,2 (kG) khi x2 =6 (m) * T¹i mỈt c¾t 3-3 Q33 = 34229 + 544,2 X3 (5.57) -> Q33 =37494,2 (kG) khi x2 = 0 (m) Q33 = 37962,4 (kG) khi x2 =6,75 (m) X¸c ®Þnh vµ vÏ biĨu ®å N : * T¹i mỈt c¾t 1-1 : N11 =-17706,18 - 84,17 x1 (5.58) -> N11 = -17706,18 (kG) khi x1 =0 N11 =-19402,20 (kG) khi x1 =20,15 (m) * T¹i mỈt c¾t 2-2 : N22 = 12103,82 + 84,17 x2 (5.59) N22= 12103,82 (kG) N22 = 12608,84 (kG) * T¹i mỈt c¾t 3-3 : N33 = 22453 + 84,17 x2 ->N33 = 22958,2 (kG) N33 =23021,34 (kG). Từ các thông số của mômen, lực cắt, lực dọc như trên. Ta vẽ biểu đồ mômen, lực cắt, lực dọc như (Hình 5.17). Hình 5.17 Biểu đồ nội lực tại vÞ trÝ 3( jmax) 5.3.3 Tính nghiệm cần trong mặt phẳng ngang. C¸c t¶i träng t¸c dơng lªn cÇn trong mỈt ph¼ng ngang bao gåm c¸c thµnh phÇn t¶i träng t¸c dơng trong mỈt ph¼ng ngang cđa vßi vµ cÇn. Ta cã s¬ ®å tÝnh to¸n cÇn trong mỈt ph¼ng n»m ngang như: Hình 1.17 AD : ChiỊu dµi cÇn, AD = 26,9 (m). Hình 3.18 Sơ đồ tính T­¬ng tù nh­ vßi, trong mỈt ph¼ng n»m ngang nµy, ta xem cÇn nh­ 1 dÇm congxon, cã liªn kÕt ngµm t¹i A. * C¸c thµnh phÇn lùc t¸c dơng : + Ph¶n lùc ND tõ vßi t¸c dơng lªn cÇn ( vµ vu«ng gãc víi cÇn): ND = 4540,16 (kG) + T¶i träng giã ph©n bè trªn suèt chiỊu dµi cÇn : + M«men My g©y uèn ngang cÇn t¸c dơng t¹i D do m«men uèn vßi MD truyỊn xuèng. -> My = MD . cos 620 -> My = 15344,68 (kG.m) Víi MD : M«men uèn vßi MD =32685,4 ( kG.m) . + Ngoµi ra, m«men MD cßn g©y xo¾n cÇn : Mz = MD . sin 620 =28859 ( kG.m) * TÝnh to¸n cÇn trong mỈt ph¼ng ngang . Hình 3.19 Sơ đồ tính nội lực - VÏ ph­¬ng chiỊu c¸c lùc ph©n bè t¸c dơng lªn cÇn : - VÏ biĨu ®å My, Mz, Q trong mỈt ph¼ng ngang + Dïng mỈt c¾t 1-1 : (5.60) Khi : (5.61) Khi Với các thông số tính toán ta vẽ biểu đồ nội lực như hình (Hình 3.19) Hình 5.20 Biểu đồ nội lực 5.4 TÝnh vµ kiĨm tra bỊn cÇn : ViƯc tÝnh to¸n tiÕt diƯn cÇn dùa vµo m«men uèn, m«men xo¾n, lùc c¾t, lùc däc trªn c¸c biĨu ®å néi lùc . ViƯc x¸c ®Þnh h×nh d¸ng cÇn dùa vµo biĨu ®å m«men uèn cÇn . Trong mỈt ph¼ng n©ng, h×nh d¸ng cÇn nh­ sau: Trong mỈt ph¼ng ngang, h×nh d¸ng cÇn nh­ sau: Hình 5.21 Hình dáng Ca