tính toán kết cấu thép cầu trục một dầm dầm biên kèm bản vẽ

33 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Bộ môn Máy xây dựng THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT CẤU THÉP MÁY XÂY DỰNG Họ và tên sinh viên Nguyễn Ngọc Anh MSSV 9664 Lớp 64KM Khoa Cơ khí XD Chuyên ngành Máy xây dựn.

Bộ môn Máy xây dựng

Giáo viên hướng dẫn : Dương Trường Giang

Hà Nội-2022

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, với sự đầu tư mạnhcủa nhà nước, ngành xây dựng đã và đang có bước phát triển nhảy vọt tạo đà cho

sự phát triển kinh tế và xã hội ở nước ta Trong sự nghiệp phát triển chung đó,ngành xây dựng đã và đang có những tiến bộ vượt bậc về công nghệ tiên tiến cũngnhư chủng loại sử dụng Hệ thống máy móc càng trở nên phổ biến và từng bướcthay thế sức lao động của con người, đặc biệt là các loại máy trục đóng vai trò rấtquan trọng

Trong các chương trình giảng dạy bậc đại học của các khối ngành kỹ thuật,việc thiết kế đồ án môn học là một nhiệm vụ quan trọng đối với các ngành nghề,giúp cho sinh viên hiểu sâu, hiểu kỹ và tổng hợp được kiến thức cơ bản của mônhọc Đối với ngành cơ khí, đây là một việc làm thiết thực giúp cho sinh viên hòamình vào thực tế, tích lũy kinh nghiệm, vận dụng kiến thức, rèn luyện tác phonglàm việc Đồ án môn học Kết cấu thép Máy xây dựng nằm trong chương trình đàotạo kỹ sư cơ khí trường Đại học Xây dựng Hà Nội, song song với quá trình họcmôn Kết cấu thép Máy xây dựng, với mục đích cho sinh viên tìm hiểu, nghiên cứumột số kết cấu thép của một số loại máy trục thông dụng để nâng cao kiến thức chosinh viên

Nhiệm vụ thiết kế trong đồ án này của em là Tính toán thiết kế Kết cấu thépcầu trục một dầm dạng hộp với tải trọng nâng 5 tấn, tính toán dầm biên của cầutrục

Nội dung chủ yếu của đồ án bao gồm: Giới thiệu chung về cầu trục và kết cấuthép cầu trục, Tải trọng và tổ hợp tải trọng, Tính toán thiết kế dầm biên

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG

KẾT CẤU THÉP MÁY THIẾT KẾ

1.1: Cấu tạo và nguyên lí làm việc

1.1.1:Đặc điểm cấu tạo

-Cầu trục là tên gọi chung của máy trục chuyển động trên đường ray cố định trênkết cấu kim loại hoặc tường cao để vận chuyển các vất phẩm trong khoảng không ( khẩu độ ) giữa 2 đường ray

Hình 1.1:Cấu tạo chung cầu trục 1 dầm

1- Dầm chính 2- Dầm biên 3-Giảm chấn 4-Palang điện

5-Bánh xe di chuyển 6-Cơ cấu di chuyển cầu trục

-Cầu trục 1 dầm gồm : 1 dầm chính được đặt trên 2 dầm biên, trên dầm chính có Palang điện di chuyển dọc dầm, trên dầm đầu có các cụm cơ cấu di chuyển cầu dọc hai ray

định tán với hai dầm đầu, trên mỗi dầm đầu có cụm bánh xe chủ động hoặc bị động Nhờ cơ cấu di chuyển cầu và cơ cấu di chuyển xe con mà cấu trục có thể nâng hạ ở bất kỳ vị trí nào trong không gian nhà xưởng.

-Cầu trục được chế tạo rộng rãi với tải trọng nâng từ 1 đến 500 tấn, khẩu độ đến 32m, chiều cao nâng đến 16m, tốc độ nâng vật từ 2 – 40 m/ph, tốc độ di chuyển

xe con đến 60 m/ph và tốc độ di chuyển cầu trục đến 125 m/ph Cầu trục có tải trọng nâng lớn thường có them cơ cấu nâng phụ được đặt cạnh cơ cấu nâng chính

1.1.3: Đặc tính kỹ thuật cơ bản của máy

1.2:Phương án cấu tạo kết cấu thép

1.2.1:Mô tả các phương án các cụm chi tiết

Hình 1.2: Cấu tạo chung kết cấu thép

-Chọn phương án cấu tạo dầm chính : Dầm chính được thiết kế dưới dạng

hộp Palăng điện được treo và di chuyển ở cánh dưới của dầm cầu trục

+Tiết diện đầu dầm :

Hình 1.3: Tiết diện đầu dầm chế tạo

-Tiết diện giữa dầm chính A-A:

Hình 1.4: Tiết diện dầm chính chế tạo

-Chọn phương án cấu tạo dầm biên : Dầm biên có kết cấu theo dạng hộp được

tổ hợp bánh xe, đầm đầu cầu trục, ray được đặt hoặc hàn trên mặt dầm dỡ ray.+Tiết diện dầm biên B-B:

-Chọn phương án liên kết lắp ráp các cụm chính :Dầm chính được lắp đặt trên 2 dầm biên được liên kết bằng bulong

1.2.2:Cấu tạo chung kết cấu thép

-Chiều dày bản cánh trên là δ1=8mm

-Chiều dày bản cánh dưới là δ3=14mm

-Kích thước sườn gia cường :

+Khoảng cách giữa 2 sườn :

a2.h1=2.900=1800 mm

=>chọn a=1200 mm

+Chiều dày sườn đứng: t=6mm

-Từ tính toán trên ta chọn được kích thước dầm chính như sau :

+Kích thước tiết diện giữa dầm chính A-A:

Hình 1.7:Kích thước tiết diện dầm chính

-Kích thước tiết diện đầu dầm chính :

Khoảng cách giữa hai thành đứng bco 320

Chiều cao thanh đứng giữa dầm hw 878

Chiều cao thanh đứng đầu dầm hw 448

Khoảng cách giữa hai sườn đứng a 1200

b)Cấu tạo dầm biên

-Chiều cao dầm biên: hb <hd=420 mm

-Chiều dài dầm biên : B0=B+2e=3000mm

-Chiều rộng bản cánh dầm biên: bf= 0,8.hb=0,8.420=336mm=>chọn bf=340mm-Chiều dày dầm biên được chọn trong (6)mm

Bảng 1.2:Thông số cơ bản hình học dầm biên

Khoảng cách giữa hai thành đứng hw 300

1.3:Các thông số vật liệu chế tạo

Chọn vật liệu của dầm là thép SS400 theo tiêu chuẩn JISG 3101 có:

CHƯƠNG II:TẢI TRỌNG VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG

2.1: Tải trọng do trọng lượng bản thân máy

-Khối lượng sườn đứng trên dầm chính

2.2: Tải trọng do vật nâng khi làm việc và thử tải

*)Tải trọng nâng tính toán gồm trọng lượng vật nâng và móc treo

-Khi tính toán phải xét đến các dao động gây ra khi nâng tải bằng cách nhân tải trọng làm việc gây ra với một hệ số động lực Giá trị của hệ số động lực được

áp dụng cho tải trọng phát sinh do tải trọng làm việc xác định theo biểu thức :

-Như vậy tải trọng tính toán : Qđ= Qtt=1,15.52,5=60,37KN

-Tổng tải trọng tác dụng vào dầm khi nâng hạ là :

P=Qđ+Gpl=60,37+2=62,37KN

*) Lực nén bánh của palang lên dầm khi có áp lực phân bố đều lên các bánh thì

+t:thời gian chuyển động không ổn định (s)

+G: trọng lượng bộ phận chuyển động tịnh tiến (N)

+g:gia tốc trọng trường (m/s2)

-Khi cầu trục di chuyển :

Bảng 2.1:Tải trọng quán tính tác dụng lên dầm

-Khi palang di chuyển :

phương thẳng đứng và 2 tải bất lợi nhất gây bởi chuyển động theo phương

+ Theo phương nằm ngang

-Dưới tác dụng của các tải trọng chính do trọng lượng bản thân, vật nâng, palang điện gây ra và các tải trọng phụ do lực quán tính có thể xảy ra khi phanh hay mở máy:

Trường hợp 2: Chịu tải bất thường ch

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CỦA DẦM BIÊN

3.1:Tính toán đặc trưng hình học của tiết diện và phương pháp xác định nội lực.

-Diện tích tiết diện:

+Diện tích thanh cánh trên và cánh dưới:

F1=F2=10.340=3400mm2

+Diện tích thanh đứng:

F3=2.6.400=4800mm2

=>Tổng diện tích tiết diện A=F1+F2+ F3=2.3400+4800=11600mm2

-Momen tĩnh của tiết diện đối với trục X1-X1:

=>Tọa độ trọng tâm O của tiết diện: Z0==210mm

-Momen quán tính của tiết diện đối xứng đối với trục X-X:

3.2:Xác định nội lực trong các trường hợp tải trọng

-Sơ đồ lực tác dụng lên dầm biên :

Trong đó:

+q2=0,9KN/m:trọng lượng của bản thân dầm.

+qqt2=0,1q2=0,09KN/m:tải trọng quán tính theo phương ngang từ q2

+Pqt1=0,25KN :lực quán tính của dầm chính dọc chiều dài dầm chính và vuông góc với dầm biên

+Pqt5=0,63KN:lực quán tính ngang của palang mang tải khi palang di chuyển trên dầm chính vuông góc với dầm biên

-TH1:Dầm chịu tất cả tải trọng tĩnh theo phương thẳng đứng.

a)Dầm chịu tải trọng bản thân dầm :q2=0,9KN/m

b)Dầm chịu tải trọng do dầm chính và các cụm chi tiết tác dụng lên theo phươngthẳng đứng Gdc=13,25KN

c)Dầm chịu tải trọng của palang với lực nén là : PB=31,2KN

TH1:Trường hợp palang đầu dầm

-Do dầm chính được gắn chắn với dầm biên bằng liên két bulong lên tất cả tải trọng từ dầm chính và palang được xác định ở giữa dầm

TH2:Trường hợp palang giữa dầm

d):Dầm chịu các tải trọng quán tính theo phương dọc dầm với lực quán tính

Pqt2=25,13 KN

+)Cộng biểu đồ theo cộng tác dụng

- TH :Tải trọng phương ngang vuông góc với dầm.

a)Dầm chịu tải trọng quán tính ngang có lực quán tính khi palang điện di chuyển

Pqt5=0,63KN

b)Dầm chịu tải trọng quán tính của dầm chính Pqt1=0,24KN

b)Dầm chịu tải trọng quán tính theo phương ngang từ q2=0,09 kN/m

+Cộng biểu đồ :

TH3:Trường hợp thử tải.

+)Dầm chịu tải trong palang PB ở giữa dầm PB=34,07KN

-Cộng biểu đồ ta được:

+)Dầm chịu tải trọng quán tính ngang có lực quán tính khi palang điện di chuyển

Pqt5=0,69KN

-Cộng biểu đồ ta có:

3.3:Nội lực và ứng suất trong các tổ hợp tải trọng

3.3.1.Xác định nội lực lớn nhất trong các tổ hợp tải trọng

Thông số TH1

(giữa dầm)

TH1(đầu dầm)

TH3(giữa dầm)

TH3(đầu dầm)

b)Kiểm tra với tổ hợp tải trọng III với hệ số an toàn 1,1

Với ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo dầm với =240N/mm2

3.4.1:Kiểm tra độ võng của dầm

-Kiểm tra độ võng của dầm theo điều kiện:

- hay f [f]≤

Trong đó

-Độ võng tính toán của dầm :

f = + =fp fq 0,01 0,4 0,41 mm+ = ( ) <4,28 mm( )

Vậy dầm thỏa mãn độ võng của dầm

3.4.2Kiểm tra độ ổn định tổng thể của dầm.

max

c x

Trong đó

-Sự mất ổn định xảy ra đồng thời với mất cường độ bền,

-Điều kiện kiểm tra :

=>===18,3

=>Bản cánh của dầm thỏa mãn điều kiện ổn định cục bộ

3.4.3.2: Ổn định cục bộ của bản bụng

a)Khi chịu ứng suất tiếp :

-Sau khi được gia cường độ ổn định của bản bụng tăng lên,giá trị ứng suất tới hạn tăng lên :

+Hệ số tin cậy cường độ :1,05

+Cường độ tính toán cho phép f=240 N/mm2

+Mođun đàn hồi của thép :E=2,1.105 N/mm2

- Cường độ tiêu chuẩn của thép fy=f.==252N/mm2

-Cường độ tính toán chịu trượt của thép: fv=0,58=0,58=139,2N/mm2

-Độ mảnh quy ước của bản bụng :==2,25

=>===3,15

-Tra bảng nội suy ta được =34

=> =34.=1611,85 N/mm2

c)Chịu ứng suất tiếp và pháp.

-Kiểm tra ổn định của bản bụng dầm có tiết diện đối xứng, chỉ tăng cường bằng các sườn ngang theo công thức:

=>Bản bụng của dầm thỏa mãn điều kiện ổn định cục bộ

3.5:Tính toán liên kết bulong giữa dầm biên và dầm chính.

*)Sử dụng liên kết bulong với 4 bản mã:

-Liên kết bulong trên dầm biên chọn 2 bản mã có kích thước 750320 (mm) chiềudày 10mm

+Số lượng bulong bố trí cho cả 2 bên Z=12, sử dụng bulong M20, có: =550 N/mm2 ; =240 N/mm2 ,lực cắt bulong lớn nhất N=13,004 kN

-Lực N làm bản cánh hai dầm bị trượt, muốn đảm bảo bulong không bị trượt cầnxiết với lực xiết V:

+k – Hệ số an toàn, k = 1,5

+f – Hệ số ma sát, f = 0,15+Z – Số bulong trong một bản mã, Z =6+N – Lực dọc lớn nhất, N =13,004KN

N

N

K ẾT LUẬN

Dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Dương Trường Giang, đến nay

em đã hoàn thành đồ án môn học Kết cấu thép Máy xây dựng với nhiệm vụ thiết

kế Kết cấu thép cầu trục một dầm dạng hộp Đồ án này đã cho em biết thêm được nhiều kiến thức về môn học như nguyên lý, ứng dụng, cách gia công chế tạo,… Đồng thời, đồ án này cũng giúp em củng cố kiến thức những môn học trước đó và trau dồi kỹ năng vẽ trên phần mềm AutoCad

Không những thế, đồ án môn học này còn giúp em định hướng một phần công việc trong tương lai sau khi tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Dương Trường Giang đã hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học này

Do thời gian và trình độ có hạn, nên chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình làm Em rất mong nhận được các ý kiến góp ý từ các thầy.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội – 2002

2 Ninh Đức Tốn – Dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo lường – Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội – 2004

3 Vũ Liêm Chính, Phạm Quang Dũng – Cơ sở thiết kế máy xây dựng – Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội – 2002

4 Trương Quốc Thành, Phạm Quang Dũng – Máy và thiết bị nâng – Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội – 1999

7 Catalog các hãng