bμn về độ ổn định của cần trục lắp ghép trên phao nổi ThS.. Nguyễn hữu chí Bộ môn Máy xây dựng Khoa Cơ khí - Trường ĐH GTVT Tóm tắt: Bμi báo trình bμy về quan điểm xác định ổn định
Trang 1bμn về độ ổn định của cần trục lắp ghép trên phao nổi
ThS Nguyễn hữu chí
Bộ môn Máy xây dựng Khoa Cơ khí - Trường ĐH GTVT
Tóm tắt: Bμi báo trình bμy về quan điểm xác định ổn định của cần trục lắp ghép trên phao
nổi để thi công đất vμ xếp dỡ ở đồng bằng Sông Cửu Long Bước đầu nghiên cứu, xây dựng cơ
sở khoa học cho việc thiết kế, chế tạo trong nước cần trục nổi có các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cao, phục vụ đắc lực cho sự nghiệp CNH, HĐH Nông nghiệp nông thôn ở các Tỉnh đồng bằng Nam Bộ
Summary: The article presents viewpoints on stability determination in cranes installed on
floating bouys to do grounding un/loading work in the Cuu long river delta The study is at initial stage, making scientific ground for designing and manufacturing cranes of high economic - technical values, in good service for industralization and modernization of South Vietnam rural areas
ùng đồng bằng sông Cửu Long kênh
rạch chằng chịt, việc vận chuyển, xếp
dỡ trong xây dựng và dân sinh cơ bản
là thông qua đường thuỷ, đặc biệt vào mùa lũ
Giải pháp lắp ghép cần trục thông dụng trên
bộ xuống phao nổi để khai thác một cách có ý
thức hoặc tự phát ngày càng phổ biến
V
Tuy nhiên, sự tương thích giữa phao nổi
và cần trục bộ đòi hỏi phải có luận cứ khoa
học chặt chẽ mà cơ bản nhất đặc trưng bằng
thông số ổn định của hệ
Bài này đặt vấn đề thử bàn về thông số
ấy và đề xuất một vài giải pháp ban đầu nhằm
bảo đảm tính ổn định của nó
Ta đã biết sự rất khác biệt về đặc trưng
ổn định tĩnh của cần trục trên bộ (nền cứng)
và khi lắp ghép nó xuống phao nổi (nền lỏng)
được mô tả bằng hình 1 (a & b) trong trường
hợp đơn giản nhất
Q
R
ổn định Vùng ổn định
Vùng mất
Ghi chú:
- Q: Sức cẩu;
- R: Tầm với
Hình 1a Đồ thị ổn định cần trục bộ
Vùng
ổn định
ổn định Vùng mất
MF
ϕ
Hình 1b Đồ thị ổn định cần trục nổi
Trang 2trong đó:
- MF: Mô men phục hồi;
- ϕ: Góc lắc lư (nghiêng)
Ngoài ra khái niệm ổn định của cần trục
nổi còn được mở rộng ra để phân biệt:
1 ổn định bền vững khi thoả mãn:
MF = Mn và
ϕ
>
ϕ d
dM d
dMF n
2 ổn định trung hoà khi thoả mãn:
MF = Mn và
ϕ
=
ϕ d
dM d
dMF n
3 ổn định không bền vững khi thoả mãn:
MF = Mn và
ϕ
≤
ϕ d
dM d
dMF n
(Mn: là mô men nghiêng)
Trong mọi trường hợp nghiên cứu ổn định
hệ nổi, việc xét MF là mấu chốt cơ bản, vì vậy
ta hãy phân tích sơ đồ sau (hình 2) trong
trường hợp tĩnh với góc ϕ không lớn (ϕ ≤ 6 ữ 80)
theo phương ngang
ϕ
ϕ
A
Mn
O2 G B
O3 O1
P
Hình 2 Sơ đồ ổn định ngang
trong đó:
- G: Tổng lực trọng lượng;
- O1: Tâm nổi; ϕ = 0;
- A: Tâm nghiêng; O3: tâm nổi; ϕ ≠ 0;
- P: Sức đẩy Azchimed; O2: trọng tâm (qui kết)
Theo sơ đồ ta thấy:
MF = P.BO2 = P.AO2.sin ϕ
Để ổn định nói chung:
MF ≥ Mn
Mn thường có trị số xác định trong khai thác thực tế (do cấp gió xác định; tầm với của cần trục; trọng lượng hàng… ), trong khi đó,
MF lại biến diễn khá độc đáo (H.1b) Thật vậy, trong quá trình tâm nổi O1 → O3, trị số BO2 lại
sẽ từ Max → O; tương ứng MF = O; tức là Pr
và
cùng trên một đường thẳng, nghịch chiều
và triệt tiêu (BO2 = O; A → O2)
Trong phạm vi MF có giá trị max → O, vấn đề ổn định của hệ cần đặc biệt quan tâm Những đề cập lý thuyết vừa rồi có thể dẫn đến những định hướng sau:
1 Hạ O2 (trọng tâm cần trục – Fao) xuống mức tối thiểu
2 Hạn chế Mn bằng đối trọng, ưu tiên đối trọng tự chạy
3 Chọn biên dạng ngang của phao có
đáy bằng, đáy bầu
4 Lắp ghép phao mạn lật kiểu quân dụng (để tăng BO2)
5 Bơm nước dẫn lưu động vào phía góc quay không sử dụng, tạo góc ϕ âm (-ϕ) v v… Vùng kênh rạch đồng bằng sông cửu long có đặc điểm: mớn nước thấp (1,5 – 3m), bất lợi cho việc cơ động nhưng lại có thể có lợi cho phao tỳ đáy Cần trục nổi làm việc phổ biến với góc quay ≈ π/2 (xếp dỡ) và 2/3π (đào, vét kênh) Cấp gió Beaufort phổ biến quanh năm là cấp 2 – 3 – 4 tương đương 3 – 5 m/sec với áp lực 4 – 5 kg/m2 Tiêu chuẩn Việt Nam cho vùng nội thuỷ này chưa có, tiêu chuẩn FEM (châu Âu) thường cao hơn 1 cấp và có
Trang 3kể đến gió giật so với gió phổ biến tại thực địa
trên chiều cao 6m kể từ mặt thủy
Vấn đề tương thích lắp ghép hệ phao - cần
trục, ngoài những khía cạnh bảo đảm (tăng
cường) ổn định như một điều kiện tiên quyết
đã trình bày bước đầu như trên, còn có những
nội dung liên quan cần xét như sau:
- Lựa chọn cần trục với những thông số
phù hợp cho công việc khai thác tại đồng
bằng sông Cửu long
- Chọn dạng phao, xà lan, ghe xuồng…
sẵn có với thông số tối ưu để lắp ghép bảo
đảm ổn định
- Nghiên cứu hình thức lắp ghép tối ưu
- Nghiên cứu thông số phao tối ưu khi
đóng mới theo kiểu kết cấu toàn khối hoặc lắp
ráp từ môđun đơn vị (ráp khoang) tương thích
với cần trục bộ đã chọn, thích ứng riêng cho
đồng bằng Cửu long
- Nghiên cứu ổn định động, xây dựng đồ
thị độc cực, đồ thị Pantocaren … ứng với điều
kiện đồng bằng sông Cửu long trên cơ sở
thông lệ ϕ ≤ 60 (động)
- Nghiên cứu hành vi từ biến dao động
của phao trong khai thác có và không ràng
buộc neo v.v…
Nếu những nội dung trên được quan tâm
đề cập, chắc chắn sẽ không còn hoặc hạn
chế được những bất cập liên quan hiện nay
như:
1 Xử dụng phao yếu, hạn chế tác dụng
của cần trục
2 Dùng cần trục yếu, hạn chế khả năng
chịu tải của phao
3 Dùng đúng hệ phao – cần trục tương
thích nhưng kém hiệu quả khai thác (ở đồng
bằng Cửu long) v.v…
Tất cả những đề xuất thảo luận như trên
có thể đi dần tới mục đích: xây dựng cơ sở
khoa học cho việc thiết kế chế tạo cần trục nổi phục vụ ở đồng bằng Cửu long nói riêng và
đường thuỷ nội địa ở Việt Nam nói chung về lâu dài, trước mắt là phải lắp ghép cần trục bộ (nhập ngoại) trên phao nổi (nội địa) để phục
vụ kịp thời nhu cầu phát triển của đất nước một cách có hiệu quả nhất
Tài liệu tham khảo
[1] Vũ Thế Lộc, Vũ Thanh Bình Máy làm đất NXB
Giao thông Vận tải Hà nội, năm 1997
[2] Vũ Thế Lộc Thi công đất bằng phương pháp
thuỷ lực (Tài liệu giảng dạy cao học) ĐH Giao thông Vận tải, năm 1996
[3] Vũ Thế Lộc Mô hình hoá các quy trình động
lực học máy trục Thông tin KHKT Viện M - 74
Hà nội, năm 1975♦
