Tinh toan thiet ke cau truc tai nang 10t khau do 16m kem ban 1dw2tcjjf9 20130113025754 4

Em rất vinh dự đợc bộ môn giao cho đề tài tốt nghiệp với nộidung: “Tính toán thiết kế cầu trục tải nâng 10T, khẩu độ16m”.Trong đó nhiệm vụ cụ thể của em là: - Thiết kế tổng thể - Thiết k

lời nói đầuMáy nâng vận chuyển là một trong những phơng tiện quantrọng của việc cơ giới hoá các quá trình sản xuất trong các ngànhkinh tế quốc dân.Trong khi các nớc tiên tiến ngày càng phát triểnmạnh mẽ về ngành máy vận chuyển, ngành máy nâng vận chuyển

đã trở thành một ngành lớn về chế tạo máy, có tính độc lập

Đứng đầu về nhu cầu tăng nhanh trong máy nâng vận chuyểnphải kể đến cầu trục và cầu trục tháp.Trong đó cầu trục cũng đợc

sử dụng rộng rãi trong các nhà kho của bến bãi,nhà máy,phân xởng

để di chuyển,nâng hạ hàng hoá,máy móc và những công việcnặng nhọc.Nó còn có ý nghĩa quan trọng về phơng tiện giảm nhẹlao động

nặng nhọc cho công nhân và tiếp tục nâng cao năng suất,đáp ứngnhu cầu kĩ thuật hiện đại trong các ngành kinh tế quốc dân

Hiện nay, nớc ta cũng có nhiều trung tâm nghiên cứu cũng nhcác nhà máy đã và đang nghiên cứu,chế tạo các loại cầu trục với cáckích thớc,tải trọng và chế độ làm việc khác nhau để đáp ứng nhucầu đa dạng và phong phú của ngành công nghiệp.Vì vậy chế tạo

và thiết kế cầu trục cũng phát triển không ngừng

Em rất vinh dự đợc bộ môn giao cho đề tài tốt nghiệp với nộidung: “Tính toán thiết kế cầu trục tải nâng 10T, khẩu độ16m)”.Trong đó nhiệm vụ cụ thể của em là:

- Thiết kế tổng thể

- Thiết kế kết cấu thép cầu trục

Do thời gian và trình độ còn có hạn nên đề tài này khôngtránh khỏi những thiếu sót Rất mong thầy cô cùng các bạn đónggóp ý kiến, phê bình để đề tài đợc hoàn chỉnh.

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của cô giáoNguyễn Thị Tâm và các thầy cô giáo trong bộ môn Máy Xây Dựng

đã giúp em hoàn thành đề tài này!

Hà nộingày tháng năm 2005

Sinh viên thựchiện

để lắp ráp thiết bị công nghiêp, thiết bị thuỷ điện lớn Cầu trục

có thể đợc trang bị móc câu, cơ cấu nam châm điện, hoặcgầu ngoạm tuỳ theo dạng và tính chất của vật nặng Theo dạngkết cấu thép của cầu trục, ngời ta phân loai thành: Cầu trục mộtdầm và cầu trục hai dầm

SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41

 Các bộ máy của cầu trục có thể đợc dẫn động bằng tay hoặcbằng động cơ điện dùng mạng địên công nghiệp Cầu trục đợc

điều khiển do ngời lái chuyên nghiệp từ trong ca bin treo ở một

đầu cầu lăn Trờng hợp dùng palăng điện làm cơ cấu nâng thì

có thể đợc điều khiển từ mặt nền nhà xởng qua hộp nút ấn

điều khiển ở trờng hợp này có thể không cần ngời lái chuyênnghiệp

 Các thông số cơ bản của cầ trục là: sức nâng tải Q(T), khẩu độL(m), chiều cao nâng H(m), vận tốc làm việc của các bộ máy vàchế độ làm việc của các bộ máy của cầu trục

1.2.Các dạng cầu trục đang đợc sử dụng ở việt nam hiện nay.

Hiện nay ở việt nam đang sử dụng và chế tạo rất nhiều loạicầu trục với các kích thớc, tải trọng và chế độ làm việc khác nhau

để phục vụ cho nghành công nghiệp của đất nớc Ta có thể chiacầu trục ra làm các loại sau

 Dựa vào tải trọng nâng: Cầu trục đợc chia ra làm các loại

sau

- Loại nhẹ: có tải nâng từ 15 tấn

- Loại trung bình: có tải nâng từ 516 tấn

- Loại nặng: có tải nâng từ 16 80 tấn

- Rất nặng: có tải nâng lớn hơn 80 tấn

 Dựa vào chế độ làm việc: Cầu trục chia làm các loại sau.

- Chế độ làm việc nhẹ: Đặc điểm của chế độ này là hệ số

sử dụng tải trọng thấp (kQ =0,5) ,cờng độ làm việc nhỏ ,trung bình CĐ = 15%, số lần mở máy trong một giờ ít(dới

60 lần)

- Chế độ làm việc trung bình: Đặc điểm của chế độ này

là hệ số sử dụng tải trọng (kQ) đạt khoảng 0,75; vận tốclàm việc trung bình; cờng độ làm việc CĐ=25%; số lần

mở máy trong một giờ đến 120 lần

- Chế độ làm việc nặng: Đặc điểm của chế độ này là hệ

số sử dụng tải trọng cao (kQ =1) , vận tốc làm việc lớn, cờng

độ làm việc CĐ=40%, số lần mở máy trong một giờ đến

240 lần

- Chế độ làm việc rất nặng: Đặc điểm của chế độ này là

hệ số sử dụng tải trọng kQ luôn luôn bằng 1, vận tốc cao, ờng độ CĐ = (40  60)% , số lần mở máy trong mộy giờ

c-đến 360 lần

 Dựa vào dạng kết cấu thép: Chia làm các loại sau

- Cầu trục một dầm

- Cầu trục hai dầm

 Dụa vào công dụng: chia ra làm các loại sau

- Cầu trục công dụng chung

- Cầu trục chuyên môn hoá phục vụ xếp dỡ

1.3 Giới thiệu về cầu trục hai dầm

SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41

Cầu trục hai dầm là loại máy trục kiểu cầu nó có hai dầm chủ

hoặc hai dàn chủ liên kết với hai dầm đầu bằng phơng pháp hànhoặc bằng bu lông , trên dầm đầu lắp các cụm bánh xe dichuyển cầu để cho cầu di chuyển dọc theo đờng ray chuêyndùng đặt trên cao dọc nhà xởng hoặc ở ngoài trời

Xe con mang hàng của cầu trục đợc di chuyển dọc thao ờng ray ghép trên hai dầm chủ hoặc dàn chủ, trên xe con có đặt

đ-bộ máy nâng - hạ hàng và đ-bộ máy di chuyển xe con

+Cấu tạo

Hình2.1

chơngII lựa chọn phơng án thiết kế

I Xây dựng và lựa chọn phơng án thiết kế cầu trục hai dầm

Dựa vào yêu cầu của đề tài là tính toán thiết kế cầu trục hai

Trong đó nhiệm vụ cụ thể của em là:

 Tổng quan về cầu trục có tải trọng nâng lớn hơn 10(T)lắp gầu ngoạm

 Lựa chọn phơng án thiết kế

 Tính toán thiết kế tổng thể cầu trục

 Tính toán thiết kế kết cấu thiép dầm chính ,dầm đầu  Tính toán liên kết, mối nối, mặt bích, lan can

SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41

 Quy tr×nh chÕ t¹o kÕt cÊu thÐp dÇm chÝnh, dÇm ®Çu  L¾p dùng cÇu trôc

 KiÓm, tra thö t¶i, kÕt luËn

Ta ®a ra mét sè ph¬ng ¸n thiÕt kÕ cÇu trôc nh sau

H×nh 2.1

7 8

+ Sử dụng rộng rãi và thuận tiện cho khai thác

+ Sử dụng đợc các cụm bánh xe tiêu chuẩn

Hình 2.3 Trong đó:

+ Kết cấu đơn giản, tiết kiệm công chế tạo

Qua việc phân tích u nhợc điểm của các phơng án đã nêu trên,

để phù hợp với yêu cầu của đề tài là Thiết kế cầu trục hai dầm lắp gầu ngoạm với các thông số sau:

B

B

A A

Hình2.5

Dầm đầu đợc chế tạo làm hai phần riêng biệt sau đó liên kết lại bằng mặt bích và bu lông

B

B

AA

B-B A-A

+ chỉ dùng cho cầu trục khẩu độ ngắn

+ Khó khăn trong việc lắp giáp, bôi chơn bánh xe di chuyển

 Kết luận:

Qua việc phân tích u nhợc điểm của các phơng án đã nêu trên,

để phù hợp với yêu cầu của đề tài là Thiết kế cầu trục hai dầm lắp gầu ngoạm với các thông số sau:

Trong đó nhiệm vụ cụ thể của em là:

 Tổng quan về cầu trục có tải trọng nâng lớn hơn 10(T)lắp gầu ngoạm

 Lựa chọn phơng án thiết kế

 Tính toán thiết kế tổng thể cầu trục

 Tính toán thiết kế kết cấu thiép dầm chính ,dầm

đầu

 Tính toán liên kết, mối nối, mặt bích, lan can

 Quy trình chế tạo kết cấu thép dầm chính, dầm

Kết cấu kim loại của cầu trục là phần chiếm nhiều kim loại

nhất trong toàn bộ cầu trục Vì thế để có khối lợng của cầu trục hợp lý cần phải thiết kế và tính đúng phần kết cấu kim loại của

nó Ngoài vịêc phải bảo đảm độ bền khi làm việc kết cấu kim loại cần phải dễ gia công ,đẹp , có giá thành thấp , bề mặt ngoài

của kết cấu cần phải đánh phẳng để dễ đánh gỉ và dễ sơn 2.1 Tính toán thiết kế tổng thể.

ở trên ta đã xác định đợc phơng án thiết kế kết cấu thép của dầu trục, từ yêu cầu thiết kế là: Thiết kế cầu trục lắp gầu ngọam có khẩu độ L= 16(m), tải trọng nâng Q=10(T), chiều cao

SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41

nâng h = 9(m), vận tốc nâng Vn= 10(m/ph), vận tốc di chuyển cầu Vdc = 40(m/ph), chế độ làm việc CĐ =40%

Ta định ra kết cấu thép tổng thể sơ bộ của cầu trục nh sau

2.1.1 Đối với dầm chính.

 Xác định chiều cao của dầm chính

Chiều cao của dầm chính đợc xác định theo công thức

2.1.2 Đối với dầm đầu.

 Xác định chiều cao của dầm đầu.

Để tiện cho việc lắp giáp dầm chính với dầm đầu ,ta sơ bộ

chọn chiều cao của dầm đầu bằng 1/2 chiều cao dầm chính H0

= H = 900 = 450 mm

 Xác định khoảng cách tâm trục bánh xe di chuyển cầu Khoảng cách tâm trục bánh xe di chuyển giá cầu đợc xác

định theo công thức kinh nghiêm, (3)

Kết cấu thép của cầu trục là phần chiếm nhiều kim loại nhất trong toàn bộ cầu trục, vì thế để có khối kợng hợp lý cần phải thiết kế và tính đúng phần kết cấu kim loại của nó

4.1 Tính toán thiết kế dầm chính.

SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41

4.1.1.Tính toán sơ bộ chọn mặt cắt của dầm chính.

4.1.1.1.Xây dựng giản đồ tính toán.

Dầm chính đã lựa chọn có kết cấu nh sau

A

A

- Để xét đến ảnh hởng của lực động trong quá trình làm việc, tải trọng tĩnh trong tính toán(Q ) đợc nhân với hệ số động lực học (1)

Q = 1 Qdc , N Trong đó:

- Tải trọng này có phơng thẳng đứng, chiều từ trên xuống

và di chuyển dọc theo dầm chính

Tải trọng này đợc xác định theo công thức (5.3,1)

SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41

PA = PD = Pbd = 50781,25 = 25390,63N

- Tải trọng do trọng lợng xe lăn kể cả bộ phận mang và vật nâng tác dụng lên các bánh xe Avà B,C,D khi có kể đến hệ số

điều chỉnh:

SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41

3200

PA’ = PD’ = k2.PA + = k2 .PD + = 1,2.25390,63 + = 50468,8 N

PC’ = PB’ = k2 .PC + = k2 PB + = 1,2.24609,37 + = 49531,2 N

- Tải trọng do trọng lợng xe con kể cả bộ phận mang và vật nâng tác dụng lên các bánh xe A và B,C,D khi không kể đến hệ

số điều chỉnh:

PA’’ = PD’’ = PA + = PD + = 25390,63 + = 45390,63N

+ Lực quán tính lớn nhất sinh ra khi hãm xe con đang nâng hàng chuyển động dọc cầu

Pqt’’ = = = 6484,4 N

+ Lực quán tính lớn nhất sinh ra khi hãm giá cầu( do trọng lợng

xe lăm với vật nâng),(lực này đặt tập trung ở giữa dầm)

L - Khẩu độ cầu trục, L = 16000 mm

k1 - Hệ số điều chỉnh, k1 =1(tài liệu1)

Hình 4.4:Sơ đồ tính dầm chính dới tác dụng của tải

P: Hợp lực của các bánh xe tác dụng lên dầm chính(N), P cách tiết diện giữa của dàm chính một khoảng là

787,5mm(đây là khoảng cách từ hợp lực đến bánh xe chịu tải lớn

RA, RB: Phản lực tại hai gối

Sơ đồ tính dầm chính dới tác dụng của tải trọng quán tính

Hình 4.5:Sơ đồ tính dầm chính dới tác dụng tải trọng

Pqt : Lực quán tính khi phanh giá cầu (do xe lăn và vật nânggây ra)

Pqt : Lực quán tính khi phanh giá cầu (do trọng lợng dấm chính gây ra)

4.1.1.3 Xác định phản lực tại các gối

Xác định phản lực tại các gối dới tác dụng của tải trọng chính

Hình 4.6:Sơ đồ tính dầm chính dới tác dụng của tải

3200 1625 1575

16000

y Q

=73384.37

=63415.64

q = 2,3 N/mm E

C D

= 115.5 N/m

qt P

Hình 4.8:Sơ đồ tính dầm chính dới tác dụng của tải

Hình 4.9 4.1.1.4 Xác định kích thớc và tiết diện của dầm chính + Kết cấu của dầm chính

L

B

A-A

Trong đó:

H - Chiều cao của dầm chính ở tiết diện giữa dầm

H0- Chiều cao của dầm chính ở tiết diện gối tựa

C - Chiều dài đoạn nghiêng của dầmchính

L - Khẩu độ của cầu trục

B0 - Chiều rộng thanh biên trên và thanh biên dới của dầm chính

B - Khoảng cách giữa hai thành đứng của dầm chính  Xác định chiều cao của dầm chính ở tiết diện giữa dầm,(H)

Chiều cao của dầm chính đợc xác định theo công thức

H = 0.9 (m) =900 (mm)

 Xác định chiều cao (H0) của dầm ở tiết diện gối tựa

Để giảm nhẹ trọng lợng của cầu trục và để dễ áp dầm chính

vào dầm đầu, chiều cao của hai đầu dầm chính có thể xác

định theo công thức sau

H0 =(0,4  0,6).H, (Tài liệu1 )

Ta chọn : H0 = 0,5H = 0,5.900 = 450 mm

 Xác định chiều dài đoạn nghiêng của dầm chính,(C)

Chiều dài đoạn nghiêng của dầm chính có thể lấy trong

Theo tài liệu 1  Chiều rộng của thanh biên trên và

thanh biên dới của dầm chính là

Để đảm bảo độ cứng vững của dầm khi xoắn thì khoảng

cách giữa hai thành đứng lấy trong giới hạn

- Thanh biên trên : chọn thép tấm có chiều dày 1 = 8 mm

- Thanh biên dới: chọn thép tấm có chiều dày 2 = 6 mm

- Thành đứng : chọn thép tấm có chiều dày 3 = 6 mm

SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41

320 6

Hình 4.11: Tiết diện ngang của dầm chính cầu

Từ các kích thớc xác định đợc ở trên  ta có thể xác định đợc

đặc tính cơ bản của tiết diện giữa dầm ( Hình 4.11)

a Đặc tính cơ bản của tiết diện giữa dầm.

 Diện tích của tiết diện giữa dầm, (F)

- Diện tích của thanh biên trên, (F1): F1 = B0 1 = 360.8 =

 Mô men tĩnh của tiết diện giữa dầm đối với trục (x1- x1):

- Mô men tĩnh của thanh biên trên đối với trục (x1-x1):

Theo công thức (5.2,2)

Sx1 = yc1.F1 , mm3

yc3 = ( ) = ( ) = 449 mm3

F3 - DiÖn tÝch cña thanh biªn díi, F3 = 10632 mm2

 Sx3 = 449.10632 = 4773768 mm3

SV: TrÇn V¨n TuÊn Líp:C¬ giíi ho¸ - K41

 Tổng mmô men tĩnh của tiết diện giữa dầm đối với trục (x1-x1) :

Trong đó:

Jxc1- mô men quán tính của thanh biên trên đối với trục trung tâm của nó

Theo tài liệu 2

Jxc1=

Với: B0 - chiều rộng thanh biên trên, B0 = 360 mm

1 - chiều dày thanh biên trên, 1 = 8 mm

 Jxc1= = 15360 mm4

b1 - Khoảng cách từ tâm thanh biên trên đến trục (x - x)

Jxc2- mô men quán tính của thanh biên dới đối với trục trung tâm của nó

Theo tài liệu 2

Jxc2=

Với: B0 - chiều rộng thanh biên trên, B0 = 360 mm

2 - chiều dày thanh biên trên, 2 = 6 mm

SV: Trần Văn Tuấn Lớp:Cơ giới hoá - K41

 Jxc2= = 6480 mm4

b2 - Khoảng cách từ tâm thanh biên dới đến trục (x - x)

b2 = yc - = 470 - = 467 mm

F2 - Diện tích của thanh biên dới, F2 = 2160 mm2

Thay các giá tri vào biểu thức (4.2) ta đợc

Jxc3- mô men quán tính của thành đứng đối với trục trungtâm của nó

Theo tài liệu 2

Thay các giá tri vào biểu thức (4.3) ta đợc

 Mô men chống uốn của tiết diện giữa dầm đối vối trục (x - x):

- Mô men chống uốn của lớp kim loại ngoài cùng của thanh biên trên đối với

trục (x - x):

Theo công thức (7.7,2):

Wx1 = , mm3

Trong đó:

Wx1- Mô men chống uốn của lớp kim loại ngoài cùng của

thanh biên trên đối với trục (x - x)

Jx - Mô men quán tính của tiết diện đối với trục (x - x)

Theo công thức (7.7,2):

Wx2 = , mm3

Trong đó:

Wx2- Mô men chống uốn của lớp kim loại ngoài cùng của

thanh biên dới đối với trục (x - x)

Jx - Mô men quán tính của tiết diện đối với trục (x - x)

- Mô men chống uốn của lớp kim loại ngoài cùng của thành

đứng đối với trục (x - x): Wx3 = 0

 Mô men quán tính của tiết diện diện giữa dầm đối vối trục (y y):

- Mô men quán tính của thanh biên trên đối với trục (y - y):

Jy1

Theo tài liệu 2

Jy1=

Với: B0 - chiều rộng thanh biên trên, B0 = 360 mm

1 - chiều dày thanh biên trên, 1 = 8 mm

 Jy1= = 31,1 10 mm4

- Mô men quán tính của thanh biên dới đối với trục (y - y): Theo tài liệu 2

Jy2=

Với: B0 - chiều rộng thanh biên dới, B0 = 360 mm

1 - chiều dày thanh biên dới, 1 = 6 mm

Jyc3- mô men quán tính của thành đứng đối với trục trungtâm của nó

Theo tài liệu 2

 Mô men chống uốn của tiết diện giữa dầm đối vối trục (y - y):

- Mô men chống uốn của lớp kim loại ngoài cùng của thành

đứng đối với trục (y - y):

Theo công thức (7.7,2):

Wy = , mm3

Trong đó:

Wy- Mô men chống uốn của lớp kim loại ngoài cùng của

thành đứng đối với trục (x - x)

Jy - Mô men quán tính của tiết diện đối với trục (y - y)

Jy = 336,9 10 mm4

xmax - khoảng cách lớn nhất từ mép ngoài của thành đứng

đối với trục (y - y)

xmax = + = +6 = 166

 Wy= = 2,03 mm3

- Mô men chống uốn của lớp kim loại ngoài cùng của thanh biên trên và dới đối với trục (y - y): Wy = 0