Luận văn Qui trình công nghệ xếp dỡ hàng hóa tại công ty xếp dỡ Nhà Rồng - Khánh hội – cảng Sài Gòn, thiết kế xe nâng chạc hai khung động

nâng có hàng và nghiêng về phía trước 1 góc . Trọng tâm của hàng tại chiều cao nâng hàng lớn nhất nằm giữa 2 con lăn bàn trượt. - Trọng tâm của bàn trượt và chạc nằm giữa chiều dày của bàn trượt. - Trọng tâm của khung nâng nằm ở giữa khung. 6.1. Tính ứng lực cần thiết cho xi lanh thuỷ lực nghiêng khung làm việc: Ta có các quy ước kí hiệu sau: + Góc nghiêng khung về phía trước: . + Góc nghiêng khung về phía sau:. + Q - trọng lượng hàng nâng bằng trọng lượng định mức Q=3T. + GK , G1 , G2 ,G3 - trọng lượng cuả bàn trượt và chạc,trọng lượng của khung trong ,khung giữa, khung ngoài. + H1 , H2 , H3 , H4 , H5 - là chiều cao từ chốt bản lề xoay khung đến các trọng tâm đặt các trọng lượng GK , G1 , G2 , G3 và chốt liên kết đầu piston của xilanh thuỷ lực nghiêng với khung ngoài. + b’ - khoảng cách từ trọng tâm mã hàng đến con lăn bàn trượt. b’ = b+l1 =67,5+12=79,5cm= 795mm. + b’1 - khoảng cách từ trọng tâm bàn trượt và chạc đến con lăn bàn trượt. b’1 = b1+l1 = 6,5 +12=18,5cm=185mm. Với b, b1, l1 được tra theo bảng 16 của sách máy nâng tự động ta có b=67,5cm b1=6,5cm l1=12cm. + b2 - khoảng cách giữa 2 chốt bản lề xoay khung, b2 = 350mm (b2 được chọn dựa vào máy mẫu). + a - khoảng cách của khung động và khung tĩnh đến chốt bản lề xoay khung, a= 380mm (a được chọn dựa vào máy mẫu). + - góc nghiêng đặt xilanh thuỷ lực nghiêng khung so với phương ngang. (được chọn dựa vào máy mẫu). =. + S’U - ứng lực cần thiết tác dụng lên cần piston của xilanh thuỷ lực nghiêng khung. Hình 6.1 : Sơ đồ tính cơ cấu nghiêng . Ta xét tổng momen cho cơ cấu nghiêng khung khi khung mang hàng nghiêng về phía trước 1 góc . Ta có: (6.1) [1] Từ đó ta có : (6.2) [1] Với: H1 = 5400 mm H2 = 4530 mm b’=795mm GK =4 500N G1 = 2900N G2 = 3200N G3 = 3500N H3 = 2870mm H4 = 1090mm H5 = 650mm b’1 = 185mm a = 380mm b2=340mm Thay các giá trị vào biểu thức ta có: 6.2. Tính chọn xilanh piston thuỷ lực nghiêng khung: Sau khi xác định ứng lực cần thiết của xilanh thuỷ lực nghiêng khung ta có thể tính chọn được đường kính trong cần thiết của xilanh thuỷ lực qua công thức: (6.3) [1] Trong đó: Dt - đường kính trong của xilanh thuỷ lực nghiêng khung. S’u - ứng lực cần thiết cho xilanh nghiêng khung. S’u = 129285,8N=12928,58KG Z - số xilanh thuỷ lực nghiêng khung. Z =2. P - áp suất làm việc cuả chất lỏng thuỷ lực. P = 180KG/cm2. - độ hao hụt áp suất trong suốt quá trình đường đi của chất lỏng thuỷ lực. =0,12P = 0,12.180 = 21,6 KG/cm2. - hiệu suất cơ khí của xilanh thuỷ lực. = 0,96. - hiệu suất ổ đỡ của xilanh thuỷ lực. = 0,98 . Ta tính được: Dt = 7,5 cm. Ta chọn: Dt = 8cm Suy ra đường kính ngoài của xilanh thuỷ lực nghiêng. Dn=1,2Dt=1,2.8=9,6cm. Ta chọn: Dn = 10 cm=100mm. Xi lanh thuỷ lực nâng được chọn theo tiêu chuẩn là loại xilanh thành dày được chế tạo bằng thép 45 có đường kính trong Dt = 10mm và Dn = 120 mm. * Tính đường kính cần piston: Đường kính piston được xác định theo công thức: (6.4) [1] Ta chọn : d=6cm. 6.3 Kiểm tra bền và ổn định: 6.3.1 Kiểm tra bền: Ta xem xilanh như một ống hình trụ thành dày chịu lực bị ngàm một đầu tại đáy xilanh, vậy xilanh bị nén. Điều kiện bền của xilanh: (6.5) [1] (6.6) [1] Trong đó: =P=180KG/ cm2 Rtb - bán kính trung bình của xilanh . -chiều dày thành xilanh. Vậy . Suy ra thành xilanh đủ bền. 6.3.2 Kiểm tra ổn định cho cần piston: Lực tác dụng lên cần piston: Pm=(P-) (6.7) [1] Trong đó : Dt - đường kính trong của xilanh thủy lực nâng. Dt=8cm. P - áp suất làm việc cảu dầu thủy lực. P=180KG/cm2. - tổn thất áp lực khi hồi dầu. =21,6KG/cm2. Suy ra: Pm=(180-21,6)KG/cm2. Cần piston khi hạ hàng phải chịu lực nén tác dụng lên đầu piston do đó ta kiểm tra ổn định cho cần piston theo điều kiện nén SBVL sau: (6.8) [1] Trong đó: - hệ số độ mãnh của cần piston. Pm - lực tác dụng lên cần piston. F - diện tích cần mặt cắt piston. (6.9) [3] - hệ số suy giảm áp suất phụ thuộc vào độ mãnh . Hệ số độ mãnh của cần piston được tính như sau: (6.10) [3] Trong đó: - hệ số phụ thuộc vào loại liên kết ở hai đầu thanh. Theo sơ đồ tính ta có =1. l - chiều dài của xilanh khi khung nghiêng góc . l=68cm. imin - bán kính quán tính nhỏ nhất của mặt cắt ngang. imin=ix=iy= (6.11) [3] Jx - mômen quán tính chống uốn của tiết diện theo phương x. Jx= Suy ra: imin=ix=iy= Suy ra: Từ tra bảng SBVL ta có: Theo phương pháp nội suy: (6.12) [3] Từ đó ta tính được: Mà: Suy ra Vậy cần piston đảm bảo độ bền khi làm việc. CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CỦA THIẾT BỊ CÔNG TÁC 7.1. Chạc hàng: 7.1.1. Tải trọng tính toán: Hình 7.1 : Kết cấu chạc. Chạc hàng chịu tác dụng của tải trọng hàng nâng Q.Tải trọng tác dụng lên một nhánh chạc có trị số: P=0,66.Q.kđ (7.1) [1] Với: Q=3T=30000N kđ=1,2 Do đó: P=0,66.30000.1,2=23760N Phản lực: N= (7.2) [3] 7.1.2. Sơ đồ tính: Chạc được đưa về thanh gãy khúc trên 2 gối tựa tại vị trí tì chạc lên bàn truợt. Tải trọng tác dụng P được đặt ở tại mút nhằm đảm bảo an toàn. (7.4) [1] Hình 7.2 :Sơ đồ tính. Với: M - mômen uốn của tiết diện. M = P.L = 23760.1100=21780000 N.mm W - mômen chống uốn của chạc. Wmm3 P=23760N F - diện tích mặt cắt của chạc. F=b.s=150.50= 7500mm3 Suy ra : N/mm2 Chọn thép 30X tôi cải thiện để làm chạc với . Ứng suất cho phép : (7.4) [3] Ta thấy: . Kết luận: Với kích thước và vật liệu chạc đã chọn đủ đảm bảo điều kiện bền khi làm việc. 7.2. Bàn trượt: Bàn trượt có kết cấu bao gồm: hai bên được liên kết bổi hai thanh. Hai thanh này giúp cho bàn trượt va chạc ở trong khung động nhờ các con lăn chính và con lăn phụ được bố trí trên thanh. Khi tính toán ta chỉ tính chạc được gắn trên bàn trượt vối khoảng cách giữa hai chạc là lớn nhất. Lúc này bàn trượt phải chịu các lực sau: tải trọng của hàng tác dụng lên bàn trượt và phản lực của nó tại vị trí đó. Bàn trựot được xem như một thanh dầm đặt trên hai gối: một gối cố định và một gối di động với khoảng cách giữa hai gối này chính là khoảng cách giữa hai thanh đứng của bàn trượt. Chọn vật liệu chế tạo là thép 35X thường hóa có: Trị số ứng suất giới hạn của vật liệu: 7.2.1. Tải trọng tính toán: Tải trọng tác dụng lên bàn trượt bao gồm: * Tải trọng tác dụng từ chạc lên bàn trượt: P=23760N * Phản lực N tại gối đỡ: N= 7.2.2. Sơ đồ tính: Hình 7.3 : Sơ đồ tính kết cấu thép bàn trượt. Với: l - chiều dài khung dầm ghép. a - khoảng cách từ gối đỡ khung đầm đến mép ngoài khung. b - chiều cao của khung dầm ghép hoặc là khoảng cách giữa hai gối chạc. Chọn theo máy mẫu: l=118 cm =1180mm a=18 cm=180mm b= 54 cm=540mm Từ biểu đồ mômen ta thấy tiết diện chịu lực nguy hiểm nhất là tiết diện tại gối tựa vì tại đó mômen uốn là lớn nhất. Mx=P.a=23760.18=424080 Ncm=424,08KNcm My=N.a=50261.18=904698Ncm=904,7KNcm 7.2.3. Tính chọn mặt cắt: Ta tiến hành kiểm tra bền tại một trong hai tiết diện gối. Tiết diện I-I: Hình 7.4 : Mặt cắt bàn trượt. Điểm có ứng suất max là B và điểm có ứng suất min là điểm D. Điều kiện bền: hay (7.5) [1] Trong đó: Wx - mômen chống uốn của mặt cắt quanh trục x. Wx= Wy - mômen chống uốn của mặt cắt quanh trục y. Wy= Tiến hành chọn kích thước mặt cắt ngang hợp lí sao cho dầm thỏa mãn đồng thời hai yêu cầu :đủ độ bền và tiết kiệm. Đặt : k= . Vì mặt cắt ngang của dầm là hình chữ nhật nên: k=. Giả sử k=1,2. (7.6) [3] Thay h=1,2b vào : Chọn: b=6 cm h= 7,2 cm Suy ra: Wx=51,84 Wy=43,2 Kiêûm lại điều kiện bền với kích thước mặt cắt ngang: Thỏa điều kiện bền. Mặt khác Wx =51,84 không lớn hơn giá trị quá 5% nên đảm bảo yêu cầu tiết kiệm vật liệu . (7.7) [3] Kết luận: Với kích thước và vật liệu như trên rấm trượt đủ bền và tiết kiệm được vật liệu. 7.3. Tính toán kiểm tra bền cho khung trong: Khung nâng của xe bao gồm một khung ngoài, một khung trong và một khung giữa. Khi bộ phận công tác làm việc khung nâng có tác dụng làm ray và giữ ổn định cho các cơ cấu làm việc . Khi xe làm hàng khung phải chịu các tải trọng sau: - Tải trọng tác dụng có phương vuông góc trong mặt phẳng khung nâng. - Tải trọng tác dụng nằm trong mặt phẳng khung nâng. Trong đó các thanh đứng của khung đóng vai trò làm thanh dẫn hướng chịu tác dụng của các tải trọng cục bộ do áp lực các con lăn tác dụng lên. Do vậy để đảm bảo bền và ổn định cho khung nâng ta phải tiến hành kiểm tra bền cho khung trong hai trường hợp tác dụng lực trên. Các khung của xe nâng đèu được làm bằng thép 45 thường hóa có giới hạn bến chảy . Ứng suất cho phép: 7.3.1 . Khung trong dưới tác dụng của tải trọng tác dụng có phương vuông góc với mặt phẳng khung: a. Xác định diện tích và trọng tâm mặt cắt: Khung trong được chế tạo từ thép tổ hợp. Các kích thước cơ bản của tiết diện ngang như sau: Hình 7.5 : Kích thước mặt cắt khung trong . Với: h=16 cm b=7,6 cm b'1=4,5 cm s1=2 cm s2=1,2 cm c=1,8 cm d=2,5 cm Ta có diện tích và trọng tâm của từng hình chữ nhật bên trong gồm: Diện tích phần thứ nhất: F1=c(b-b'1)=1,6.(7,6-4,5)=5,58 cm2 với tọa độ C1=(-1,55;3,4) Diện tích phần thứ hai: F2=s1.b'1=2.4,5=9 cm2 với tọa độ C2=(2,25;1). Diện tích phần thứ ba: F3=s2.(h-2s1)=1,2.(16-2,2)=14,4 cm2 với tọa độ C3=(0,5;8). Diện tích phần thứ tư: F4=F2=9 cm2 với toạ độ C4(2,25;15) Tọa độ trọng tâm mặt cắt: Vậy tọa độ trọng tâm mặt cắt là: C (1,1; 7,3) (7.8) [3] b. Xác định moment quán tính của mặt cắt: Moment quán tính chính trung tâm theo phương X (7.9) [3] *= Jx + Với: b1= *= Jx + Với: b2= *= Jx + Với: b3= *= Jx + Với: b4= Vậy moment quán tính chính trung tâm theo phương X là: Moment quán tính chính trung tâm theo phương Y: *= Jy + Với: a1= *= Jx + Với: a2= *= Jx + Với: a3= *= Jx + Với: a2= Vậy moment quán tính chính trung tâm theo phương Y là: c. Moment quán tính chống uốn của mặt cắt: Với trục X: (7.10) [3] Với trục Y: d. Xác định moment quán tính chống xoắn tự do : (7.11) [3] Với: Các hệ số , được chọn theo kinh nghiệm nên: và =0,537 Nên độ cứng chống xoắn của nó là: e. Xác định moment quán tính quạt của tiết diện : Xác định moment quán tính của tọa độ quạt đối với gốc chính: Mặt cắt ngang của thanh đứng khung trong có hình dáng gần giống chữ C, ảnh hưởng của con son không đáng kể nên ta xem tiết diện dầm có hình chữ C. Hình 7.6 : Biểu đồ tọa độ quạt. Ta có khoảng cách từ tâm của trục tới trung điểm của thanh đứng hình chữ C: (7.12) [3] Với: b=11cm. Fc= Fn= Tọa độ quạt tại vị trí số 1 và 3 là: Tọa độ quạt tại vị trí số 2 và 4 là: Moment quán tính quạt của tiết diện : Từ moment quán tính quạt và độ cứng chống xoắn ta tính được hệ số đặc trưng moment uốn xoắn k: (7.13) [4] Với: G - mođun đàn hồi trượt. . E - mođun đàn hồi. Jk - moment quán tính tự do. . - moment quạt của tiết diện lấy đối với gốc. . l=lb=230cm - chiều dài của khung trong. f. Sơ đồ tính khung trong: Trong trường hợp này ta giả thiết: - Các thanh đứng của khung động làm việc độc lập nhau. - Sơ đồ tính của thanh đứng được đưa về sơ đồ tính dầm. Hình 7.8 : Sơ đồ tính. Với: m = 6 cm a1 = 60 cm c1 = 100 cm a = 60 cm l = 230 cm Ta có vị trí các điểm đặt lực: +Z = a1 +c1+a =60+100+60=220cm +Z1 = m = 6cm +Z2 = m+a1 = 6+60=66cm +Z3 = m+a1+c1 = 6+60+100=166cm +Z4 = m+a1+c1+a = 6+60+100+60=226cm Dưới tác dụng của lực,dầm chịu uốn theo chiều rộng dầm với giá trị momen uốn được tính theo công thức (13) tài liệu máy nâng tự động sau: Trong đó: là hệ số kể đến dấu cho các vị trí tính toán tiết diện: -Khi :Z>Zi: -Khi :Z<Zi: Căn cứ vào biểu đồ momen uốn cho thanh đứng ta thấy tại tiết diện dầm chịu uốn lớn nhất. Vậy ta kiểm tra uốn cho thanh tại tiết diện 4 vì Z4>Z nên . Ta tính được giá trị của MZ : Với P4=R1=48910,7N Ta tính được ứng suất uốn của thanh: Vật liệu làm khung là thép 35X thường hóa có: = 75KN/cm2 =2,2 KN/cm2 < = 750KN/cm2 Vậy khung đủ bền. g. Bimoment xoắn uốn : Do thanh bị uốn xoắn cưỡng bức nên Bimoment của thanh là: (7.14) [1] Trong đó: k - đặt trưng uốn xoắn của tiết diện. l=lb=230cm - chiều dài của khung trong. - góc xoắn tương đối của tiết diện chính diện . Mi - moment xoắn tại điểm i. Do ===0, =1 nên ta chỉ tính giá trị M4. Giá trị của moment xoắn do phản lực con lăn đặt lệch tâm của bản thanh một đoạn l1=1,6 cm: M4 = R1.l1=48910,7.1,6=78257,1Ncm. Góc xoắn tương đối của thanh là: Với: Bimoment của thanh là: Ta có biểu đồ moment uốn Mz và Bimoment uốn xoắn Bz: Hình 7.9 : Biểu đồ moment. Ta thấy rằng theo biểu đồ Mz và Bz ta có ứng suất pháp lớn nhất do uốn và bimoment uốn xoắn gây ra tại tiết diện 4. Ứùng suất tiếp thường nhỏ không đáng kể nên ta bỏ qua. Ứng suất pháp do uốn xoắn gây ra là: (7.15) [1] Với: - diện tích quạt tại tiết diện 4. : moment quán tính của cánh quạt. h. Kiểm tra ứng suất cục bộ trong thanh dẩn hướng: Khi bộ phận công tác của xe nâng làm việc thì khung động giữ nhiệm vụ làm ray dẩn hướng cho các con lăn bàn trượt. Đồng thời ray dẩn hướng của khung động là các thanh đứng của khung tĩnh. Khi các con lăn khung động, khung tĩnh và con lăn bàn trượt chuyển động sẽ gây ra trạng thái lực cục bộ trong thanh dẩn hướng của khung động và khung tĩnh và gây nên ứng suất cục bộ trong thanh. Hình 7.10 : Sơ đồ mặt cắt thanh dẩn hướng. Gọi: - P - áp lực của con lăn chính tác dụng lên thanh dẩn hướng. P=R1 =R2=48910,7N=48,9107KN. (7.16) [1] - r - khoảng cách điểm đặt lực P đến tâm bản thành . - Mx - moment uốn dọc. - My - moment uốn ngang. - Mz - moment uốn ngang đối với bản. Việc xác định các moment uốn cục bbộ khá phức tạp, người ta xác định giá trị ứng suất cục theo Mx ,My ,Mz bằng các đại lượng không kích thước sau: ; ; Các đại lượng này được tra trong bảng 17, 18, 19, 20 trang 320 TLMNTĐ phụ thuộc vào các thông số sau : , , , và . Ta có: xc =1,1 cm yc =7,3 cm s1 =2 cm s2 =1,2 cm h = 16 cm = 4,5 cm r = 1,6 cm E =2,1 . = 0,3-hệ số poatxông. Suy ra: và Ta có: b = -xc =4,5 -1,1= 3,4cm Trong hệ trục OYZ: xA =r = 1,6cm yA = h -s1 - yc = 16 - 2 -7,3 = 6,7cm zc = 0 Các thông số: Tra bảng 19: = 0,186 Tra bảng 20: = -0,11 Và = . = 0,3.(-0,11) = -0,033 Suy ra: 7.3.2. Tính toán khung trong theo tải trọng tác dụng trong mặt phẳng khung nâng: Khi máy nâng làm việc trên mặt nền có độ nghiêng ngang các thành phần nằm ngang của các tải trọng sẽ gây ra áp lực nằm trong mặt phẳng khung nâng, các áp lực này tác dụng lên các con lăn gây phản lực của chúng lên bản thành thanh dẫn hướng. Tuy nhiên áp lực này khhong lớn và có thể bỏ qua. 7.4. Tính toán kiểm tra bền cho khung giữa: 7.4.1. Khung giữa dưới tác dụng của tải trọng tác dụng có phương vuông góc với mặt phẳng khung: a. Xác định diện tích và trọng tâm mặt cắt: Khung giữa được chế tạo từ thép tổ hợp. Các kích thước cơ bản của tiết diện ngang như sau : Với: h=16 cm b=7,6 cm b'1=4,5 cm s1=2 cm s2=1,2 cm c=1,8 cm d=2,5 cm Hình 7.11: Kích thước mặt cắt khung giữa . Ta có diện tích và trọng tâm của từng hình chữ nhật bên trong gồm: Diện tích phần thứ nhất: F1=c(b-b'1)=1,6.(7,6-4,5)=5,58 cm2 với tọa độ C1=(-1,55;3,4) Diện tích phần thứ hai: F2=s1.b'1=2.4,5=9 cm2 với tọa độ C2=(2,25;1). Diện tích phần thứ ba: F3=s2.(h-2s1)=1,2.(16-2,2)=14,4 cm2 với tọa độ C3=(0,5;8). Diện tích phần thứ tư: F4=F2=9 cm2 với toạ độ C4(2,25;15) Tọa độ trọng tâm mặt cắt: Vậy tọa độ trọng tâm mặt cắt là: C (1,1; 7,3) b. Xác định moment quán tính của mặt cắt: Moment quán tính chính trung tâm theo phương X *= Jx + Với: b1= *= Jx + Với: b2= *= Jx + Với: b3= *= Jx + Với: b4= Vậy moment quán tính chính trung tâm theo phương X là: Moment quán tính chính trung tâm theo phương Y *= Jy + Với: a1= *= Jx + Với: a2= *= Jx + Với: a3= *= Jx + Với: a2= Vậy moment quán tính chính trung tâm theo phương Y là: c. Moment quán tính chống uốn của mặt cắt: Với trục X: Với trục Y: d. Xác định moment quán tính chống xoắn tự do : Với: Các hệ số , được chọn theo kinh nghiệm nên: và =0,537 Nên độ cứng chống xoắn của nó là: e. Xác định moment quán tính quạt của tiết diện : Xác định moment quán tính của tọa độ quạt đối với gốc chính: Mặt cắt ngang của thanh đứng khung giữa có hình dáng gần giống chữ C, ảnh hưởng của con son không đáng kể nên ta xem tiết diện dầm có hình chữ C. Ta có khoảng cách từ tâm của trục tới trung điểm của thanh đứng hình chữ C: Với: b=11cm. Fc= Fn= Hình 7.12: Biểu đồ tọa độ quạt. Tọa độ quạt tại vị trí số 1 và 3 là: Tọa độ quạt tại vị trí số 2 và 4 là: Moment quán tính quạt của tiết diện : Từ moment quán tính quạt và độ cứng chống xoắn ta tính được hệ số đặc trưng moment uốn xoắn k: Với: G - mođun đàn hồi trượt. . E - mođun đàn hồi. Jk - moment quán tính tự do. - moment quạt của tiết diện lấy đối với gốc. l=lb=230cm - chiều dài của khung giữa. f. Sơ đồ tính khung giữa: Trong trường hợp này ta giả thiết: - Các thanh đứng của khung giữa làm việc độc lập nhau. - Sơ đồ tính của thanh đứng được đưa về sơ đồ tính dầm. Hình 7.13: Sơ đồ tính khung giữa . Với: m = 6 cm a1 = 60 cm c2 = 100 cm a2 = 60 cm l = 230 cm Ta có vị trí các điểm đặt lực: +Z = a2 +c2+a1 =60+100+60=220cm +Z1 = m = 6cm +Z2 = m+a2 = 6+60=66cm +Z3 = m+a2+c2 = 6+60+100=166cm +Z4 = m+a2+c2+a1 = 6+60+100+60=226cm Dưới tác dụng của lực,dầm chịu uốn theo chiều rộng dầm với giá trị momen uốn được tính theo công thức (13) tài liệu máy nâng tự động sau: Trong đó: là hệ số kể đến dấu cho các vị trí tính toán tiết diện: - Khi :Z>Zi: - Khi :Z<Zi: Căn cứ vào biểu đồ momen uốn cho thanh đứng ta thấy tại tiết diện dầm chịu uốn lớn nhất. Vậy ta kiểm tra uốn cho thanh tại tiết diện 4 vì Z4>Z nên Ta tính được giá trị của MZ : Với P4=R3=34672,5(N) Ta tính được ứng suất uốn của thanh: Vật liệu làm khung là thép 35X thường hóa có: = 75KN/cm2 =1,56KN/cm2 < = 750KN/cm2 Vậy khung đủ bền. g. Bimoment xoắn uốn : Do thanh bị uốn xoắn cưỡng bức nên Bimoment của thanh là: Trong đó: k - đặt trưng uốn xoắn của tiết diện. l - chiều dài của khung giữa.l=lb=230cm. - góc xoắn tương đối của tiết diện chính diện. Mi - moment xoắn tại điểm i. Do ===0 , =1 nên ta chỉ tính giá trị M4. Giá trị của moment xoắn do phản lực con lăn đặt lệch tâm của bản thanh một đoạn l2=2,6 cm: M4 = R3.l2=34,6725.2,6=90,1KNcm. Góc xoắn tương đối của thanh là: Với: Bimoment của thanh là: Ta có biểu đồ moment uốn Mz và Bimoment uốn xoắn Bz : Hình 7.14: Biểu đồ moment. Ta thấy rằng theo biểu đồ Mz và Bz ta có ứng suất pháp lớn nhất do uốn và bimoment uốn xoắn gây ra tại tiết diện 4. Ứùng suất tiếp thường nhỏ không đáng kể nên ta bỏ qua. Ứng suất pháp do uốn xoắn gây ra là: Với: - diện tích quạt tại tiết diện 4. : moment quán tính của cánh quạt. h. Kiểm tra ứng suất cục bộ trong thanh dẩn hướng: Gọi : - P - áp lực của con lăn chính tác dụng lên thanh dẩn hướng. P=R3=34672,5N= 34,6725KN - r -khoảng cách điểm đặt lực P đến tâm bản thành. - Mx - moment uốn dọc. - My - moment uốn ngang. - Mz - moment uốn ngang đối với bản. Hình 7.15: Sơ đồ mặt cắt thanh dẩn hướng . Việc xác định các moment uốn cục bộ khá phức tạp , người ta xác định giá trị ứng suất cục theo Mx ,My ,Mz bằng các đại lượng không kích thước sau: ; ; Các đại lượng này được tra trong bảng 17 , 18 , 19 , 20 trang 320 phụ thuộc vào các thông số sau : , , , và . Ta có: xc =1,1 cm yc =7,3 cm s1 =2 cm s2 =1,2 cm h = 16 cm = 4,5 cm r = 2,6 cm E =2,1 . = 0,3 - hệ số poatxông. Suy ra: và Ta có: b = - xc =4,5 -1,1= 3,4cm Trong hệ trục OYZ: xA =r = 2,6 cm yA = h -s1 - yc = 16 - 2 -7,3 = 6,7 cm zc = 0 Các thông số: ,, Tra bảng 19: = 0,186 Tra bảng 20: = -0,11 Và = . = 0,3.(-0,11) = -0,033 Suy ra: 7.4.2. Tính toán khung giữa theo tải trọng tác dụng trong mặt phẳng khung nâng: Khi máy nâng làm việc trên mặt nền có độ nghiêng ngang các thành phần nằm ngang của các tải trọng sẽ gây ra áp lực nằm trong mặt phẳng khung nâng, các áp lực này tác dụng lên các con lăn gây phản lực của chúng lên bản thành thanh dẫn hướng. Tuy nhiên áp lực này khhong lớn và có thể bỏ qua. 7.5. Tính toán kiểm tra bền cho khung ngoài: 7.5.1 .Khung ngoài dưới tác dụng của tải trọng tác dụng có phương vuông góc với mặt phẳng khung: a. Xác định diện tích và trọng tâm mặt cắt: Khung ngoài được chế tạo từ thép tổ hợp. Các kích thước cơ bản của tiết diện ngang như sau : Hình 7.16: Kích thước mặt cắt khung ngoài . Với: h=16 cm b=4,6 cm a1=2 cm a2=1,2 cm Ta có diện tích và trọng tâm của từng hình chữ nhật bên trong gồm: Diện tích phần thứ nhất: F1=b.a1= 4,6.2=9,2cm2 với tọa độ C1=(2,3;1) Diện tích phần thứ hai: F2=a1.(h-2.a2) =1,2(16-2,2)=14,4 cm2 với tọa độ C2=(0,6;8). Diện tích phần thứ ba: F3=b.a1=4,6.2=9,2cm2 với tọa độ C3=(2,3;15). Tọa độ trọng tâm mặt cắt: Vậy tọa độ trọng tâm mặt cắt là: C (1,55;8) b. Xác định moment quán tính của mặt cắt: Moment quán tính chính trung tâm theo phương X *= Jx + Với: b1= *= Jx + Với: b2= *= Jx + Với: b3= Vậy moment quán tính chính trung tâm theo phương X là: Moment quán tính chính trung tâm theo phương Y *= Jy + Với: k1= *= Jx + Với: k2= *= Jx + Với: k3= Vậy moment quán tính chính trung tâm theo phương Y là: c. Moment quán tính chống uốn của mặt cắt: Với trục X: Với trục Y: d. Xác định moment quán tính chống xoắn tự do : Với: Các hệ số , được chọn theo kinh nghiệm nên: và =0,537 Nên độ cứng chống xoắn của nó là: e. Xác định moment quán tính quạt của tiết diện: Xác định moment quán tính của tọa độ quạt đối với gốc chính: Ta có khoảng cách từ tâm của trục tới trung điểm của thanh đứng hình chữ C: Với: Fc= Fn= Hình 7.17: Biểu đồ tọa độ quạt. Tọa độ quạt tại vị trí số 1 và 3 là: Tọa độ quạt tại vị trí số 2 và 4 là: Moment quán tính quạt của tiết diện : Từ moment quán tính quạt và độ cứng chống xoắn ta tính được hệ số đặc trưng moment uốn xoắn k: Với: G - mođun đàn hồi trượt. . E - mođun đàn hồi. Jk - moment quán tính tự do. - moment quạt của tiết diện lấy đối với gốc. l=lb=230cm - chiều dài của khung ngoài.