* Cần và các thiết bị cần của các loại cần trục dạng chuyên dùng: cần trục cảng cần trục chân đế, cần trục xây dựng cần trục tháp, cần trục trên tàu thủy, … được giới thiệu trong các phầ
Trang 1Chương 5 CẦN TRỤC CÓ CẦN
§5.1 – CÁC LOẠI CẦN TRỤC CÓ CẦN
5.1.1 Giới thiệu chung về cần trục có cần
cần của các loại cần trục quay (Jib crane) :
– Cần của cần trục chân đế (xem các hình 4.1; 4.2; 4.3; 4.4…)
– Cần của cần trục cột – cần
– Cần của cần trục tháp xây dựng (xem hình 0.18 phần I)
– Cần của cần trục nổi (hình 4.5g)
– Cần của các cần trục quay dùng trong nhà xưởng: cần trục cột quay, cần trục xe đạp, cần trục thiếu nhi
– Cần của các cần trục quay tự hành: cần trục ô tô (hình 0.12; 0.13; 0.14 – phần I), cần trục bánh lốp (hình 0.15– phần I), cần trục bánh xích (hình 0.16– phần I), cần trục đường sắt (hình 0.17– phần I)
*) Cần và các thiết bị cần của các loại cần trục dạng chuyên dùng: cần trục cảng (cần trục chân đế), cần trục xây dựng (cần trục tháp), cần trục trên tàu thủy, … được giới thiệu trong các phần riêng của tài liệu này cùng một số tài liệu tham khảo khác nữa Trong phần này, chủ yếu giới thiệu về kết cấu cần và thiết bị cần của các cần trục quay tự hành
5.1.2 Kết cấu các cần trục quay tự hành
1) Phân loại cần trục theo kết cấu cần và thiết bị cần:
Tùy theo công dụng và kết cấu chung của cần trục mà cần của các cần trục quay tự hành
có nhiều dạng kết cấu khác nhau (hình 5.1)
*) Phân loại theo đường trục của cần có:
– Cần thẳng
– Cần gãy khúc
– Cần cong
*) Phân loại theo thiết bị cần:
– Cần không cân bằng
– Cần cân bằng
*) Phân loại theo cấu tạo:
– Cần có kết cấu dàn
– Cần kết cấu khung
– Cần kết cấu dầm
2) Phân loại cần trục quay tự hành theo thiết bị di chuyển:
Trang 2– Cần trục ô tô,
– Cần trục bánh lốp
– Cần trục bánh xích
– Cần trục đường sắt
3) Phân loại theo thiết bị động lực:
– Cần trục dùng động cơ đốt trong
– Cần trục dùng điện
– Cần trục có thiết bị động lực và hệ truyền động phối hợp:
+ Động cơ đốt trong – điện
+ Động cơ đốt trong – thủy lực
4) Phân loại hệ truyền động:
– Truyền động cơ khí
– Truyền động thủy lực
– Truyền động điện – cơ
– Truyền động điện – cơ – thủy lực
5) Phân loại cần trục có cần theo thiết bị treo cần:
– Cần trục có thiết bị treo cần mềm: thiết bị giữ cần và thay đổi tầm với cần bằng cáp
Hình 5.1 – Các kiểu cần của cần trục có cần
a, b, c, d, e – Sơ đồ cần kết cấu dàn; h, i, k – Sơ đồ cần kết cấu tấm
Trang 35.1.3 Ký hiệu và phân loại cần trục có cần quay tự hành
Để có thể miêu tả các đặc tính chung về kết cấu của cần trục có cần (theo cách ký hiệu của Liên Xô), từ năm 1967 các cần trục được sản xuất tại nhà máy chế tạo Máy xây dựng và làm
đường Min (Μинстройдормаша – Cтройтельныйдоржоный машиный) được ký hiệu như sau:
– KC: cần trục tự hành
– Nhóm số ở vị trí 1:
tiêu chuẩn nhóm kích
thước hoặc sức nâng của
cần trục Kí hiệu từ 1÷9
tương ứng các sức nâng
4,3÷100 tấn
– Nhóm số ở vị trí 2: ký
hiệu thiết bị di chuyển
(kí hiệu từ 1÷9):
Số 1 – Di
chuyển bánh xích
Số 2 – Di
chuyển bánh xích, bề
mặt xích được tăng
cường
Số 3 – Di
chuyển bánh lốp
Số 4 – Phần sát
xi chuyên dụng kiểu ô
tô
Số 5 – Thiết bị
di chuyển là ô tô
Số 6 – Thiết bị di chuyển là máy kéo
Số 7 – Thiết bị di chuyển là kéo theo
Số 8 và 9 – ký hiệu dự trữ
– Nhóm số ở vị trí thứ 3: Kí hiệu sử dụng thiết bị treo cần: kí hiệu từ 6÷9
Số 6 – Cần treo mềm (treo cần bằng cáp)
Số 7 – Cần treo cứng (giữ cần bằng vít hoặc xi lanh thuỷ lực)
Số 8 – Cần co giãn được (co duỗi cần)
Số 9 – Dự trữ
– Nhóm số ở vị trí thứ 4: Thứ tự loạt chế tạo N0, ký hiệu từ 1 đến 9
– Nhóm số ở vị trí thứ 5 (): Thứ tự lần lượt hiện đại hóa
– Nhóm số ở vị trí thứ 6 (): Sử dụng ở vùng khí hậu
Nhờ việc kí hiệu bằng các chữ cái và số mà tên của cần trục có thể rút ngắn đồng thời vẫn phản ánh được các đặc điểm kết cấu của nó:
Ví dụ: KC-3561A; KC-3577; KC-4572; KC-4561; KC-5363; …
Các cần trục đựơc sản xuất tại các cơ sở khác: cũng có thể được kí hiệu từ 3 chữ cái và số Như
theo quy định: công dụng chính của cần trục và sức nâng của nó CMA -10 cần trục chuyên dùng lắp ráp – sức nâng 10 tấn MKA – 16: cần trục lắp ráp được lắp trên xatxi ô tô – sức nâng 16 tấn
Hình 5.2 – Ký hiệu cần trục có cần
Trang 45.1.4.Các thông số cơ bản của cần trục tự hành (xem hình 5.3)
Trên các cần trục quay tự hành, cần là phần chịu lực chính của kết cấu kim loại Các cần trục quay tự hành được sử dụng phổ biến trong công tác xếp dỡ hàng hoá ở cảng, lắp ráp và xây dựng
– Các thông số cơ bản của cần trục có cần gồm có:
+ Sức nâng: Q (Tấn)
+ Tầm với của cần : R (m)
+ Chiều cao nâng hàng: H (m)
Mối tương quan giữa các thông số Q, R, H Được biểu diễn dưới dạng 1 biểu đồ (đường cong) gọi là biểu đồ sức nâng và được cho trong lý lịch của cần trục khi thiết kế chế tạo
Để nâng cao năng lực tối đa của cần trục, sử dụng sức nâng lớn nhất, ở các cần trục ô tô và cần trục bánh lốp người ta lắp thêm các chân chống phụ để đảm bảo ổn định cho cần trục Ví dụ trên hình vẽ (5.3) là biểu đồ sức nâng của cần trục:
– Các thông số về tốc độ của các cơ cấu:
+Tốc độ trung bình thay đổi tầm với :Vtb tv (m/s):
Hình 5.3 – Cần trục MKA – 10M với biểu đồ sức nâng a - biểu đồ sức nâng của cần trục khi không hạ
chân chống; b - biểu đồ sức nâng của cần trục khi hạ chân chống Các đường nét liền là quan hệ sức nâng và tầm với Q(R); Các đường nét đứt là quan hệ chiều cao nâng và tầm với H(R).
Trang 5Là tốc độ tính trung bình khi cần trục thay đổi tầm với từ vị trí tầm với lớn nhất Rmax về vị trí tầm với nhỏ nhất Rmin
tv
tb tv
t
R R
V max − min
ttv :thời gian thay đổi tầm với của cần
Tốc di chuyển của cần trục tự hành: Vdc (m/s)
§5.2 – KẾT CẤU THÉP CẦN
5.2.1 – Giới thiệu chung về kết cấu thép cần
Tuỳ thuộc vào công dụng và chủng loại cần trục và điều kiện làm việc mà kết cấu thép của hệ cần có hình dạng khác nhau
– Theo kết cấu đường trục hình học của cần có: cần thẳng; cần gãy khúc, cần cong
Cần có đường trục gấp khúc có ưu điểm: khả năng nâng các mã hàng cồng kềnh ở tầm với nhỏ hoặc ở chiều cao nâng hàng lớn; nhưng có nhược điểm: do có sự tác động ở lực ngang ở đầu cần nên khi chịu lực, kết cấu thép cần ngoài chịu lực uốn ngang còn chịu xoắn
– Theo phương thức chế tạo kết cấu thép cần: cần có kết cấu dàn, cần có kết cấu dầm,
cần có kết cấu khung
+ Cần có kết khung (hình 5.1) gồm hai nhánh thanh tiết diện chữ [, I hoặc thép tấm dập
định hình liên kết với nhau bởi các thanh giằng (hình 5.1h) hoặc các bản giằng (hình 5.1i)
+ Cần có kết cấu dầm: thường kết cấu dầm tổ hợp 2 thành (dầm hộp) hoặc dầm có tiết diện tròn (kết cấu ống) kết cấu dầm hộp hiện được sử dụng rất phổ biến trên các cần trục có kết cấu cần kiểu lồng (telescopic), gồm nhiều đoạn cần lồng vào nhau
+ Cần có kết cấu dàn: kết cấu thép là một dàn không gian được hợp thành bởi ba dàn phẳng (cần 3 mặt dàn ) hoặc từ 4 dàn phẳng (cần 4 mặt dàn)
+ Kết cấu hệ thanh bụng của dàn thường dùng: hệ thanh bụng tam giác hoặc hệ thanh bụng hình thoi
Trên các cần trục quay – tự hành thường gặp là loại cần sử dụng thiết bị giữ cần là cáp treo cần
Phần dưới của cần gọi là đuôi cần được liên kết với bàn máy bởi khớp bản lề
Phần trên của cần gọi là đầu cần được treo bởi cáp nâng cần: cáp nâng cần thông qua hệ
thống puli treo và puli chuyển hướng (lắp trên giá chữ A) đi vào trong của tời nâng cần, thay đổi tầm với của cần nhờ cáp nâng cần
Hình dáng và kích thước của cần phụ thuộc vào công dụng, liên kết tựa, sức nâng của cần trục và cả chiều dài của cần Nó có kết cấu theo quan điểm cần có độ bền đều, phù hợp với đặc điểm và tình hình chịu lực của cần
Kết cấu thép của cần thẳng kết cấu dàn, giữ cần bằng cáp treo cần ở đầu cần, thay đổi tầm với bằng cáp nâng cần thường có hình dạng sau:
1) Trong mặt phẳng nâng hàng:
Cần là một thanh tổ hợp có liên kết khớp ở hai đầu, vì vậy chiều cao tiết diện (h) có hướng giảm dần về 2 phía đầu mút (đầu cần và đuôi cần) trong đoạn giữa cần có chiều cao tiết diện lớn nhất, tạo thành dạng hình thoi
Chiều cao tiết diện cần ở đầu cần và đuôi cần thường có kích thước ho = (300 ÷ 500)mm
2) Trong mặt phẳng nằm ngang (ngoài mặt phẳng nâng):
Trang 6Đuôi cần được liên kiết với bàn máy bởi 2 khớp bản lề cố định (chốt đuôi cần) Còn đầu cần thì tự do (không bị ràng buộc bởi liên kết), do đó hình dáng bao cần có dạng hình thang, đầu cần kích thước nhỏ nhất, đuôi cần tại 2 khớp liên kết với bàn máy có kích thước lớn nhất (B0) Ở
đoạn giữa, cần có chiều rộng không đổi (B = const)
Các kích thước cơ bản của kết cấu cần có thể tham khảo như bảng sau:
Bảng 5.1 – kích thước cần thẳng phụ thuộc chiều dài cần L
Chiều rộng mặt cắt của cần Chiều dài đoạn hình thang
Chiều cao mặt cắt
giữa cần
h Ở giữa cần B Ở gối tựa Bo Trong mặt phẳng nâng Ngoài mặt phẳng nâng (1/20 ÷ 1/30)L (1 ÷ 1,5)h (1/10 ÷1/15)L (1/6 ÷1/10)L (1/5 ÷ 1/6)L
5.2.2 kết cấu thép cần và thiết bị cần
Tuỳ thuộc vào lĩnh vực sử dụng và điều kiện khai thác cụ thể mà kết cấu chung của cần có hình dạng khác nhau Kết cấu thép có thể được trang bị bởi 1 cần chính (cần cơ bản) cùng với thiết bị cần thay thế đi kèm theo (option) để phù hợp với điều kiện khai thác
Trên hình vẽ (5.5) là một số kiểu kết cấu thép cần của các cần trục quay tự hành (cần trục ôtô, cần trục bánh lốp, cần trục bánh xích, cần trục đường sắt)
1) Cần chính (cần cơ bản):
Cần chính có kết cấu dạng cần thẳng hoặc cần gãy khúc
Cần kết cấu dàn thường là một dàn không gian 4 mặt kết cấu hàn (tiết diện ngang là hình
chữ nhật) Các thanh biên và thanh giằng được chế tạo từ thép góc (thép cán định hình chữ L) gồm:
Phần dưới: đoạn cần dưới với đuôi cần;
Phần trên: đoạn cần trên với đầu cần
Liên kết giữa các đoạn cần (mối nối lắp ráp) thường sử dụng liên kết có thể tháo lắp được (dùng bulông, chốt)
2) Cần với thiết bị nối dài cần (Секция)
Các cần trục quay, tự hành: cần thường được trang bị thêm các thiết bị (đoạn cần) dạng modul, khi nối với cần chính sẽ tăng chiều dài cần Các đoạn cần này thường có tiết diện cần không thay đổi và được nối vào giữa cần chính
Các cần trục KC2561Д , 2561E, K64 : có một đoạn cần nối;
Hình 5.4 – Hình dáng và các kích thước cơ bản của cần
Trang 7Cần trục KC3561 , KC3562A : có 1 ÷ 2 đoạn cần nối;
Cần trục K-162 (KC4561) : có 1 ÷ 3 đoạn cần nối
Chiều dài mỗi đoạn cần nối (Секция) thường khoảng 4m
Ví dụ: cần của cần trục KC4561 (K162) có các loại sau (xem hình 5.6):
3) Cần với đoạn cần phụ (Γ yc е k) , nối ở đầu cần
Kết cấu bao gồm cần chính (cần thẳng) có các đoạn cần nối dài (секция) Ở đầu cần chính có lắp đoạn cần phụ, dùng cho móc nâng phụ (Γ yc ёг ) Đoạn cần phụ liên kết ở đầu cần
chính và được giằng bởi thiết bị giằng (xem hình 5.6)
Hình 5.5 – Cần và thiết bị cần của các cần trục tự hành
a – Cần trục di chuyển trên ray KБ – 404; b – Cần trục bánh lốp MKT – 40; c – Cần trục đường sắt của công
ty Krup (CHLBĐức); d – Cần trục bánh lốp MKT40; e – Cần trục bánh lốp KC – 5363; h – Cần trục bánh xích
CKΓ – 1000ЭM; i – Cần trục bánh xích CKΓ63; k – Cần trục ôtô MKA6,3; l – Cần trục trên xác xi ôtô KC
5473,
1 – Cần phụ (cổ ngỗng)- cần dùng móc nhỏ (nâng phụ); 2 – Cơ cấu thay đổi tầm với dùng xilanh thuỷ lực
Trang 8Cần với thiết bị cần phụ nhằm tăng tầm với và chiều cao nâng cần trục (tương ứng phải giảm sức nâng của cần trục bằng cách dùng móc phụ và cơ cấu nâng phụ)
4) Cần với thiết bị
cần lồng (cần có các
đoạn cần phụ co rút
được)
Kết cấu cần
lồng bao gồm một
đoạn cần chính (cần
cơ bản) với các đoạn
cần phụ với kết cấu
kiểu lồng: các đoạn
cần phụ lồng vào nhau
và lồng vào cần chính
(Cần trục KC3575,
KC3577, KC4572, …)
Khi yêu cầu
chiều dài cần lớn L:
các đoạn cần lồng
được giãn ra
(extension) khỏi cần
chính nhằm đạt chiều
cao nâng H và tầm với
R lớn
Khi nâng tải
trọng lớn: ở tầm với R
và chiều cao nâng H
nhỏ, hoặc khi không
làm việc: Các đoạn
cần phụ (lồng) được
co (rút) vào bên trong
lồng của cần chính
theo kiểu ống xếp
telescopic) Kết cấu
cần lồng xem hình
(5.7)
5) Kết cấu cần với thiết bị cần tháp (hình 5.8)
Thiết bị cần tháp là một thiết bị công tác bổ sung dùng cho các cần trục ôtô Dạng thiết bị này có ưu điểm nổi bật so với các dạng khác vì nó cho phép khoảng không gian tự do ở dưới cần rất lớn (khoảng không hữu ích dưới cần) Các bộ phận của thiết bị cần tháp bao gồm: tháp, cần, cụm móc treo, thiết bị giằng cần xéctơ (cung dẻ quạt), palăng nâng cần, thanh chống đỡ tháp
Hình 5.6 – Thiết bị cần của cần trục KC-3561 và KC-3562A, cần được nối dài nhờ cần phụ
1- Móc treo; 2 – Cụm puly; 3 – Cáp giằng cần; 4 – Palăng nâng cần; 5 – Giá chìa; 6 – Chỉ báo các tầm với; 7 và 9 – các đoạn cần; 8 – Dây giằng vòi (cần phụ); 10 – Vòng kẹp;
11- Cần phụ (cổ ngỗng); 12 – ống lót; 13 – trục; 14 – ống hình côn
Trang 96) Giá đỡ cần (giá chữ A): Là 1
bộ phận của KCKL, dùng để lắp
cần và các thiết bị cần Giá chữ A
được lắp với bàn quay (hình 5.9)
Trên giá đỡ cần có lắp các
puly chuyển hướng của palăng
nâng hạ cần, cơ cấu thay đổi tầm
với
§5.3 – ĐẶC ĐIỂM
TÍNH TOÁN KẾT CẤU
THÉP CẦN CỦA CẦN
TRỤC TỰ HÀNH
5.3.1 – Giới thiệu chung
về tính toán cần
Cần là 1 thanh chịu các tải
trọng trong mặt phẳng nâng hàng
(mặt phẳng thẳng đứng) và mặt
phẳng nằm ngang vuông góc với
mặt phẳng thẳng đứng Nội lực
xuất hiện trong kết cấu cần và
các cấu kiện khác của kết cấu
kim loại thiết bị cần được xác
định trong các trạng thái sau đây:
– Trạng thái cần trục làm
việc: chịu tác dụng của tất cả các
loại tải trọng
Hình 5.7 – Cần trục ôtô truyền động thuỷ lực có đoạn cần phụ co rút được
Hình 5.8 – Thiết bị cần tháp cần trục KC-3561; KC3562A
Trang 10– Trạng thái cần trục không làm việc: chịu tác dụng của gió (khi bão) và trọng lượng bản
thân (có kể đến các thành phần lực do cần trục đứng trên mặt nằm nghiêng
– Trạng thái tháo dỡ, lắp ráp và vận chuyển kết cấu cần trục: chịu tác dụng của trọng
lượng bản thân và lực quán tính (va đập) khi tháo, lắp, vận chuyển (gọi là tải trọng lắp ráp, vận chuyển)
– Tùy thuộc vào
kết cấu của cần với các
thiết bị cần, phương pháp
liên kết cần mà các kết
cấu thép cần có thể đưa
về các sơ đồ tính khác
nhau
– Khá phổ biến
trên các cần trục tự hành
sử dụng kết cấu tháp –
cần, kết cấu dàn:
+ Đầu dưới của
cần (đuôi cần) liên kết với
khớp bản lề
+ Đầu trên của cần
(đầu cần) được treo bởi
cáp giữ cần (thiết bị treo
cần là cáp) của cơ cấu
nâng hạ cần (cơ cấu thay
đổi tầm vớí) Khi đó sơ đồ
tính cần được đưa về dạng
sơ đồ 1 thanh có liên kết
tựa như sau :
– Trong mặt phẳng nâng
hàng :
+ Cần là một thanh
có liên kết tựa ở hai đầu,
+ Đầu dưới (đuôi
cần) có liên kết gối bản lề
cố định với bàn quay,
+ Đầu trên (đầu cần) có liên kết tựa là các cáp treo cần (thay đổi tầm với) tương đương một liên kết thanh Phương của liên kết thanh có phương của cáp treo cần
– Trong mặt phẳng ngang:
Cần là một thanh tổ hợp (dàn) có liên kết tựa là 2 gối bản lề cố định ở đuôi cần (liên kết với bàn quay) còn đầu cần tự do
5.3.2 – Đặc điểm tính toán kết cấu cần (loại có thiết bị giữ cần bằng cáp treo ở đầu
