Thiết bị tàu cần cẩu derrick đồ án thiết kế môn học

Tính ở góc nghiêng cần nhỏ nhất , góc nghiêng trung bình , góc nghiêng lớn nhất *Việc xác định ứng lực trong hệ cần nhẹ cẩu đơn được tiến hành theo phương pháp họa đồ.. Việc xác định ứn

THẾT BỊ TÀU : CẦN CẨU DERRICK

THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TÀU: tàu hàng khô chở thiết bị máy móc

*Kích thước miệng khoang hàng: 10,92x 10,41 m

CHƯƠNG - I LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Ta chọn cân cẩu derrick đơn loại nhẹvì:

*Xét về sức nâng, tầm với, kết cấu và khả năng chế tạo thì derrick có

nhiều ưu điểm hơn.Derrik có thể thiết kế có sức nâng nên tới 300T, tầm

với 20÷30m Kết cấu của derrick đơn giản, dể chế tạo, lắp ráp, có thể

chế tạo ngay trong nhà máy đóng tàu

* Vì tàu cần được trang bị thuộc tàu cở vừa Kích thước khoang hàng của

của tàu này nhỏ

* Việc chọn trọng tải của cần còn phụ thuộc vào yêu cầu của chủ tàu muốn

nâng nhanh hay chậm Và điều này còn phụ thuộc vào hàng cần chở

Trong trường hợp này chúng ta chọn cần có sức nâng 7 T.

CHƯƠNG - II TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA HỆ CẦN DERRICK

1 - Kích thước cơ bản của derrick bao gồm:

a : Khoảng cách từ cột cẩu đến miệng hầm hàng 4

b : Khoảng cách đo theo phương ngang từ đầu cần đến miệng

quây dọc hầm hàng

c : Khoảng cách đo theo phương dọc từ đầu cần đến miệng

hc: Khoảng cách từ sàn đến chốt quay cần 2,5

h1 : Khoảng cách từ đầu cần đến miệng hầm hàng hoặc mạn chắn sóng

C : Khoảng cách giữa hai chân cần 0

Kích thước cần được xác định theo hai điều kiện

*)Xác định kích thước cần derrick đơn cĩ dây chằng và dây điều chỉnh kép

Hình vẽ

Derrick đơn loại nhẹ

a) Có dây nâng hàng và dây nâng cần

b) Có Palăng nâng hàng và Palăng nâng cần

1 Cần, 2.Cột, 3.Mã quay của dây nâng cần.

4, 7, 9, 15 ma ni; 5.ròng rọc nâng cần;

a)XĐ kích thước cần theo điều kiện bốc hềt hàng trong khoang.

Gĩc nghiêng cần nhỏ nhất: qmin /15o đối với cần nhẹ

Nếu qmin lớn thì chiều dài cần sẽ lớn

4Phụ thuộc vào kích thước các tời đặt giữa cột cẩu và miệng hầm hàng và

-α: là gĩc quay cần :α = 70o ÷ 80o

4, 7, 9, 15 ma ni; 5.ròng rọc nâng cần;

8.Mã bắt cáp nâng hàng và nâng cần.

10.Ròng rọc nâng hàng;11 Đối trọng; 12 Mắt xoay.

13.Móc đầu cần;14.Dây quay cần;16.Palăng nâng cần.

17.Mã cáp nâng cần trên boong;19.Chạc đuôi cần.

20.Dây nâng hàng; 21 Ròng rọc dẫn hướng.

22.Đầu dây nâng hàng chạy vào tời;

23.Dây hoặc Palăng tay nâng cần.

24.Palăng nâng cần; 25Palăng nâng hàng.

2 3 cos

B

R



Chọn bằng : 80

Trong trường hợp không bố trí thiết bị xếp dỡ trên bờ :R = (4 ÷ 4,5) m

Chiều dài cần tính toán là chiều dài lớn nhất trong hai chiều dài trên

2 Chiều cao chân cần tính từ sàn tời:

hc là khoảng cách từ chốt quay cần tới sàn boong hoặc nóc buồng điện phải đảm

bảo sao cho người đi lại bên dưới dễ dàng và góc nghiêng của cáp so với mặt

phẳng giữa tang không quá 1,5o (đối với tang trơn)và 2o (đối với tang có rãnh)

hc = (2,25 ÷ 2,5)m đối với tàu hàng bách hoá

3.Vị trí giới hạn đầu cần: h là Khoảng cách từ đầu cần đến miệng hầm hàng ho

mạn chắn sóng (lấy giá trị lớn hơn)

Tầm với lớn nhất của cần đơn phải đảm bao cho cần với được không dưới 2/3

chiều dài miệng hầm hàng Ở tầm với lớn nhất, chiều cao h1 phải lớn hơn chiều cao

hàng

h1 = 5 ÷ 6m

4,954.Chiều cao cột: h là khoảng cách từ chốt quay cần đến đỉnh cột

h thường được lấy lựa chọn theo tỉ số

CHƯƠNG III - TÍNH TOÁN ỨNG LỰC TRONG HỆ CẦN

Tính toán ứng lực trong hệ cần nhẹ làm việc đơn, có dây chằng và dây điều chỉnh.

*Việc xác định ứng lực trong cần cẩu đơn được tiến hành ở 3 góc nghiêng cần khác

nhau Tính ở góc nghiêng cần nhỏ nhất , góc nghiêng trung bình , góc nghiêng lớn nhất

*Việc xác định ứng lực trong hệ cần nhẹ cẩu đơn được tiến hành theo phương pháp

họa đồ Việc xác định ứng lực được tiến hành như sau:

*Đối với góc nâng cần nhỏ nhất

*Chọn tỉ lệ biểu diễn lực Từ A vẽ vectơ thẳng đứng Qo = Q + 0,5 Gc ( với Q là

trọng lượng hàng , Gc là trọng lượng cần ) Tại đầu Qo vẽ vec tơ S1 = Q.k (sức căng

trong dây nâng hàng ) song song với cần OA Từ đầu S1 vẽ đường thẳng song song với

CA cắt OA tại một điểm , xác định được hai vectơ T (sức căng lớn nhất trong dây nâng

cần ) và N ( lực nén cần )

*Từ O vẽ vectơ S2 = S1 k (sức căng trong nhánh dây nâng hàng vào tời ) Nếu chưa

bố trí được vị trí của tời có thể lấy phương S2 nghiêng góc 45 Tư đầu S2 vẽ vectơ S1

Hợp lực Rc của S2 và S1 là lực tác dụng vào chân cần

*Từ C vẽ vectơ T Từ đầu T vẽ vectơ thẳng đứng T1 (là sức căng trong nhánh dây

nâng cần chạy dọc cột )

Ta có trong đó , i là bội suất hệ palăng nâng cần

- là hiệu suất của hệ palăng nâng cần Hợp lực RT của T và T1 là lực tác dụng v

ròng rọc đỉnh cột

*Đối với góc nâng cần lớn nhất

- Từ B vẽ vectơ thẳng đứng Q Từ đầu Q vẽ S1 song song với OB Hợp lực Rđ là l

Xác định ứng lực tại 3 góc nghiêng cần : ( dùng phương pháp họa đồ vector ta xác định)

Xác định sức căng trong hai palăng quay cần phía mạn Tm và phía hầm

hàng Th

Công thức xác định Tm và Th như sau:

Lập bảng tính toán ứng với các góc làm việc của cần

m

A Q T

2.

a a B

 

0 0

 

0 80

 

0 0

 

0

m

A Q T

B D





0 80

 

0 0

 

0 0

 

0 80

D B





1 Xác định kích thước của tháp cẩu

Các thành phần ngoại lực tác dụng lên tháp cẩu bao gồm :

*Lực căng T của palăng nâng cầng tác dụng vào cụm ròng rọc đỉnh tháp

*Lực nén dọc cần N tác dụng vào gới đỡ cần

*Sức căng S1 trong đoạn dây nâng hàng chạy dọc cần

*Sức căng St của đoạn dây nâng hàng chạy vào tời

*Sức căng Tt của đoạn dây nâng cần chạy vào tời

*Các lực trên được phân thành các thành phần thẳng đứng Qa , Qc , Qt và nằm

ngang Ta ,Tc ,Tt như trên hình vẽ

Các thành phần lực trên có quan hệ với nhau theo các công thức sau:

b là góc nghiêng palăng nâng cần

Tt & Qt có thể xác định qua góc e phụ thuộc vào

Vị trí tời, lấy gần đúng e = 45o



Ngoại lực tác dụng lên cột đỡ cần nhẹ Ứng với góc nghiêng cần nhỏ nhất

*Sức căng trong nhánh dây nâng hàng: S1= 72,104

*Sức căng trong nhánh dây nâng cần chạy dọc cột: T1 = 44,397

*Sức căng của đoạn dây nâng hàng chạy vào tời: St = S2 = S1.k = 75,709

2 Qui đổi ngoại lực tác dụng lên tháp cẩu

* Các ngoại lực có phương ngang thường qui đổi về một lực ngang Ta đặt ở xà ngang

Thứ tự tính toán lực qui đổi theo các bước sau:

Trường hợp này ta tính lực qui đổi khi tháp cẩu có hai cần cẩu đơn phục

vụ cho hai hầm hàng hai bên Khi đó lực qui đổi tính cho tháp cẩu bằng

tổng hợp của hai do lực từng cần gây ra (khi hai cần cùng

quay ra mạn với góc lớn nhất) Ta tính như sau:

67,996 KNKhi đó dựa vào quan hệ hình học ta có:

117,79 KN

3-Chọn sơ bộ kích thước mặt cắt tháp cẩu

* Chọn vật liệu làm tháp cẩu là thép đóng tàu có ứng suất chảy giới hạn là

o

c

B

C h

235 N/mm2

*Ta chọn mặt cắt là hình tròn Khi đó kích thước mặt cắt tháp cẩu được tính

toán sơ bộ như sau:

Ta chọn chiều dày của mặt cắt tháp cẩu : S> 15 mm

Khi đó đường kính ngoài Dn của tháp cẩu như sau:

*Kiểm tra theo điều kiện bền:

Trong đó chính là tổng các tích của sức nâng cần Q(kN)

với chiều dài cần l(m) của tất cả các cần ở về một phía cột

Trong trường hợp này ta có hai cần

Thỏa mãn điều kiện bền

* Kiểm tra theo điều kiện cứng:

L : là khoảng cách từ gối trên của cột đến điểm treo palăng nâng cần trên đỉnh cột

4-Nội lực tác dụng lên tháp cẩu

Hình vẽ:

4.1 - Mô men uốn

Theo điều kiện sức bền

Tính ứng suất do mômen uốn gây ra:

Vậy cột thỏa mãn về điều kiện sức bền

6 - Kiểm tra mô đun chống uốn của tiết diện đế cột

       

max

u u

u

M W

Ta có mô đun chống uốn của tiết diện đế cột :

13626 cm3

*Theo qui phạm mô đun chống uốn của tiết diện đế cột không được nhỏ hơn giá trị tính

theo công thức sau :

10125 cm3Trong đó :

W : là tải trọng làm việc an toàn , W = 6 T

là bán kính làm việc tại góc nhỏ nhât cho phép:

12,872 m

là góc làm việc nhỏ nhất

Các giá trị C1 và C2 là các hệ số chọn theo bảng 3,4 trang 20

TCVN 6272:20003

Vậy thỏa mãn đều kiện bền theo qui phạm

CHƯƠNG - V TÍNH TOÁN CẦN QUAY

1 - Cột quay cần mạn.

1.1 - Chọn cột cần quay mạn:

Ta chọn cần quay có kết cấu đơn giản , tiết diện không thay đổi

1.2 - Ngoại lực tác dụng lên cột quay cần

Xác định ngoại lực tác dụng lên cột cẩu ứng với trường hợp góc nghiêng cần là nhỏ

nhất Theo tính toán ở phần xác định ứng lực, ta xác định được sức căng trong palăng

Theo tính toán ở phần trên ta được:

( lấy giá trị max được tính từ phần trên)

Theo quan hệ hình học ta tính được:

11,707 kN43,716 kN

1.4 - Nội lực tác dụng lên cột quay cần

1.5 - Kiểm tra bền theo qui phạm

Theo điều kiện sức bền

Tính ứng suất do mômen uốn gây ra:

 

 

2 2 max ( ) 3

       

max

u u

u

M W

Ta chọn cần quay có kết cấu đơn giản , tiết diện không thay đổi.

1.2 - Ngoại lực tác dụng lên cột quay cần

Xác định ngoại lực tác dụng lên cột cẩu ứng với trường hợp góc nghiêng cần là nhỏ

nhất Theo tính toán ở phần xác định ứng lực, ta xác định được sức căng trong palăng

1.4 - Nội lực tác dụng lên cột quay cần

1.5 - Kiểm tra bền theo qui phạm

Theo điều kiện sức bền

Tính ứng suất do mômen uốn gây ra:

W

 

 

2 2 max ( ) 3

       

max

u u

u

M W

 

Vậy cột thỏa mãn về điều kiện sức bền

CHƯƠNG - VI TÍNH CHỌN CẦN , KIỂM TRA BỀN VÀ ỔN ĐỊNH CHO CẦN

THEO QUI PHẠM

1 - Chọn cần theo lực nén:

Căn cứ vào lực nén trong cần là : N = 146,51 kN

Ta chọn cần loại (III)

Dựa vào bảng 5.26 thông số cho cần loại III,sổ tay thiết bị tàu tập 2 trang 233

nhà xuất bản giao thông vận tải ta có các thông số kỹ thuật như sau:

Chọn hệ tọa độ như hình vẽ ta có các phương trình cân bằng lực như sau:

XA = Nq.L = YA + YBq.L2/2 - YB.L + N.e = 0

Căn cứ vào biểu đồ nội lực ta thấy: Mxmax = 8,9612 kNm

Ta có:

0,0315 kN/mm2

Mô đun chống uốn cần là: Wx=0,785.D.S= 663325 mm3

3 - Kiểm tra theo điểu kiện bền

Theo điều kiện bền thì :

Theo Bảng 3.2 , trang 17 , phần Quy Phạm Thiết Bị Nâng Hàng Tàu Biển :TCVN:2003

Giới hạn chảy của thép làm cần:

0,235 (kN/mm2)Thỏa mãn điều kiện bền

4 - Kiểm tra theo điều kiện ổn định

Theo 3.4.3 Quy Phạm Thiết Bị Nâng Hàng Tàu Biển :TCVN:2003

Giá trị ứng suất tính theo công thức sau không lớn hơn ứng suất cho phép của vật liệu

(N/mm2)Ứng suất do nén dọc trục :

le : là chiều dài hiệu dụng của kết cấu được tính bằng tích chiều

dài thực tế của kết cấu và hệ số K cho trong bảng Giá trị của K

được xác định tùy thuộc vào điều kiện liên kết các đầu mút

Ở đây ta chọn điều kiện liên kết một đầu tự do xoay, hạn chế chuyển vị



F

N W

M x

3

0, 393

J  D S 

Còn một đầu tự do xoay, hạn chế chuyển vị.

Thỏa mãn tiêu chuẩn ổn định

CHƯƠNG VII - TÍNH CHỌN CÁC CHI TIẾT CỦA CẨU

1 - Chạc đuôi cần

T a có lực nén cần:

Dựa vào bảng 5.27 sổ tay thiết bị tàu thủy tập 2 trang 238 ta chon chạc đuôi

cần có các kích thước như sau:

s 1

R

2 (N mm/ )

2 0

1 Chốt đuôi cần

2 Nút đuôi cần

3 Tấm mã

2 - Mã treo hàng đầu cần

Dựa vào bảng 5.28 Kích thước mã treo hàng cần nhẹ,trang 239, sổ tay thiết bị tàu thủy

tập 2 và dựa vào lực nén cần ta chọn kích thước mã treo hàng đầu cần như sau:

Dựa vào bảng 5.31 kích thước của mã quay cần , trang 242, sổ tay thiết bị tàu thủy,

tập 2 và dựa vào tải cho phép của tải ta chọn kich thước của mã quay cần như sau:

( Đây chính là tải trọng lớp tác dụng vào mã)

Dựa vào bảng 5.34 kích thước của cụm mã quay bắt dây nâng cần , trang 244,

sổ tay thiết bị tàu thủy, tập 2 và dựa vào tải cho phép của tải ta chọn kich thước

của cụm mã quay bắt dây nâng cần như sau:

tập 2 và dựa vào lực nén cần ta chọn thông số của cụm gối đở cần nhẹ như sau:

5 chạc đuôi cần, 6 vòng chắn mỡ, 7 gối đỡ trên

8 mã quay bắt ròng rọc dẩn hướng, 9 Chạc của ròng rọc dẫn hướng

10 gối đỡ dưới, 11 vít tháo nước, 12 đai ốc hãm

13 chốt chẻ, 14 chốt đuôi cần, 15 Chốt

5

9 r

13 r

l

D 1 S

3

1 2

4

A 1

4 ho

r

15

D 4 R

6 - Cụm móc cẩu:

Ta có: Tải trọng tác dụng vào móc cẩu : 68,67 kN

Dựa vào bảng 5.38 Đối trọng xích, trang 251, sổ tay thiết bị tàu thủy tập 2

Nhà xuất bản Giao thông vận tải Ta chọn các thông số của đối trọng xích như sau:

Dựa vào Bảng 5.41 Kích thước móc cẩu đơn, trang 252, sổ tay thiết bị tàu thủy tập 2

Nhà xuất bản Giao thông vận tải Ta chọn kích thước của móc cẩu đơn như sau:

H R

L

7 -Cụm ròng rọc

Dựa vào bảng 5.47 Thông số cụm ròng rọc kiểu I, trang 256, sổ tay thiết bị tàu thủy

tập II, nhà xuất bảng giao thông vận tải Ta chọn cụm ròng rọc có thông số như sau:

* Chọn ròng rọc cho Palăng nâng hàng:

mmmmHPHL/ h

m

ều chỉnh.

ớn nhất

ức căng ờng thẳng song song với

ức căng lớn nhất trong dây nâng

ưa

1

S

48,838 48,838 46,925KN

30,202 20,973 11,860KN

14,799 10,277 5,812KN

24,035 24,035 24,035KN

25,236 25,236 25,236

70,88719 KN_

(1 c).T a c.T t a

T   

5,843

ị tính

ỏ

ợc sức căng trong palăng

xem xét lại boong tại

ợc sức căng trong palăng

ỔN ĐỊNH CHO CẦN

ển :TCVN:2003(kN/mm2)(kN/mm2)

ứng suất cho phép của vật liệu

14,93527

ủy

àu thủy

ủy tập 2