nghiên cứu phương pháp tính toán hợp lý kết cấu cổng trục dựa trên thành tựu của công nghệ thông tin

Hình 2.32: a Sơ đồ tính tiết diện gối tựa, xe nâng đang ở vị trí ngoài cùng một đầu dầm chính, b Sơ đồ tính tiết diện mối ghép hàn ghép của dầm chính, bánh xe nâng có tải trọng lớn nhất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

˜&™

KS.LÊ THANH TOÀN

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN HỢP LÝ KẾT CẤU CỔNG TRỤC DỰA TRÊN THÀNH TỰU CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Nha Trang – 02/2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

˜&™

KS.LÊ THANH TOÀN

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN HỢP LÝ KẾT CẤU CỔNG TRỤC DỰA TRÊN THÀNH TỰU CỦA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là kết quả nghiên cứu của bản thân Luận văn được hình thành trong quá trình nghiên cứu và được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS.Nguyễn Văn Ba Các thông tin được sử dụng trong luận văn có nguồn gốc rõ ràng và kết quả ứng dụng được trình bày trong luận văn là trung thực chưa từng được ai công bố trước đây

Tác giả luận văn

Lê Thanh Toàn

MỤC LỤC

Trang bìa phụ

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các ký hiệu

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 - TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về cổng trục 2

1.1.1 Giới thiệu chung 2

1.1.2 Xu thế sử dụng cổng trục hiện nay 2

1.1.3 Phân loại cổng trục 3

1.2 Kết cấu thép của cổng trục 4

1.3 Liên kết giữa các thành phần cổng trục 7

1.3.1 Liên kết giữa dầm chính với chân cổng 7

1.3.2 Liên kết giữa chân cổng và dầm biên 8

1.4 Yêu cầu chung trong thiết kế 9

1.5 Mục tiêu nghiên cứu 9

1.6 Phạm vi nghiên cứu 9

Chương 2 – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10

2.1 Phương pháp tính toán kết cấu cổng trục truyền thống 10

2.1.1 Các đặc tính kỹ thuật của cổng trục 10

2.1.1.1 Các thông số cơ bản 10

2.1.1.2 Các kích thước cơ bản của kết cấu cổng trục 11

2.1.1.2.1 Sơ đồ kết cấu cổng trục 11

2.1.1.2.2 Kích thước dầm chính 12

2.1.1.2.2.1 Kích thước khi dùng dầm thép hình 12

2.1.1.2.2.2 Kích thước khi dùng dầm tổ hợp 14

2.1.1.2.3 Kích thước chân cổng 17

2.1.1.3 Bảng tổ hợp tải trọng 19

2.1.1.3.1 Hệ số va đập k khi di chuyển 20

2.1.1.3.2 Hệ số tải trọng động Ψ 20

2.1.1.4 Các tải trọng tính toán 21

2.1.1.4.1 Trọng lượng bản thân cổng trục G 21

2.1.1.4.2 Tải trọng nâng Q 21

2.1.1.4.3 Trọng lượng xe nâng G 22

2.1.1.4.4 Tính tải trọng bánh xe 22

2.1.1.4.4.1 Tính tải trọng bánh xe ở cổng trục dầm đơn 22

2.1.1.4.4.2 Tính tải trọng bánh xe ở cổng trục dầm đôi 23

2.1.1.4.5 Tính lực quán tính 22

2.1.4.6 Tính tải trọng gió 25

2.1.1.4.7 Tính lực bên (sườn) S 28

2.1.1.4.8 Tính lực xô ngang R 30

2.1.2 Các phương pháp tính toán kết cấu cổng trục 31

2.1.3 Tính toán kết cấu cổng trục 33

2.1.3.1 Xác định các đặc trưng tiết diện 33

2.1.3.1.1 Đối với tiết diện dầm thép hình 33

2.1.3.1.2 Đối với tiết diện dầm tổ hợp 33

2.1.3.2 Xác định nội lực của cổng trục dầm đơn và cổng trục dầm đôi dạng hộp 35

2.1.3.3 Kiểm tra dầm chính 38

2.1.3.3.1 Kiểm tra độ ổn định của dầm 38

2.1.3.3.2 Kiểm tra độ võng của dầm 39

2.1.3.3.3 Kiểm tra độ bền của dầm 40

2.1.3.4 Tính tiết diện gối tựa của dầm chính 42

2.1.3.5 Tính và kiểm tra mối ghép hàn 43

2.1.3.6 Tính chân cổng của cổng trục 46

2.1.3.6.1 Tính chân cổng 46

2.1.3.6.2 Tính dầm biên 47

2.1.3.7 Kiểm tra khung chân cổng 49

2.1.3.7.1 Kiểm tra chân cổng 49

2.1.3.7.2 Kiểm tra dầm biên 50

2.1.3.8 Kiểm tra thời gian tắt dần dao động của dầm chính 50

2.2 Phần mềm SolidWorks 51

2.2.1 Giới thiệu phần mềm SolidWorks 51

2.2.2 Mô hình tính 54

2.2.3 Tính nội lực kết cấu 55

2.2.4 Tính tối ưu 56

Chương 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 57

3.1 Tính toán kết cấu cổng trục bằng phương pháp truyền thống 57

3.1.1 Các thông số ban đầu 57

3.1.2 Vật liệu chế tạo dầm chính 58

3.1.3 Xác định sơ bộ kích thước cổng trục 58

3.1.4 Xác định các đặc trưng tiết diện cổng trục 59

3.1.4.1 Đặc trưng tiết diện dầm chính 59

3.1.4.2 Đặc trưng tiết diện chân cổng, gối tựa và dầm biên 61

3.1.5 Tải trọng tính toán 62

3.1.5.1 Tải trọng tác dụng lên kết cấu cổng trục 62

3.1.5.2 Tổ hợp tải trọng tính toán 62

3.1.5.3 Xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu dầm chính 63

3.1.5.3.1 Tải trọng gây ra bởi trọng lượng bản thân dầm chính 63

3.1.5.3.2 Tải trọng bánh xe 63

3.1.5.3.3 Lực quán tính 64

3.1.5.3.4 Tải trọng gió 66

3.1.5.4 Tính kết cấu thép 66

3.1.5.4.1 Tính nội lực dầm chính 66

3.1.5.4.2 Tính nội lực gối tựa 68

3.1.5.4.3 Tính nội lực dầm biên 69

3.1.5.4.4 Tính nội lực chân cổng 71

3.2 Tính toán kết cấu cổng trục bằng SolidWorks 72

3.2.1 Các thông số đầu vào 72

3.2.2 Phương pháp tính và xây dựng mô hình tính 74

3.2.2.1 Dầm chính 74

3.2.2.2 Khung chân cổng 75

3.2.3 Xác định các đặc trưng tiết diện các bộ phận cổng trục 76

3.2.4 Vật liệu chế tạo 78

3.2.5 Xác định nội lực dầm chính 78

3.2.5.1 Loại phần tử 79

3.2.5.2 Điều kiện biên 79

3.2.5.3 Đặt tải trọng 79

3.2.5.3.1 Simulation Studies thứ nhất 80

3.2.5.3.2 Simulation Studies thứ hai 81

3.2.5.3.3 Simulation Studies thứ ba 81

3.2.5.3.4 Simulation Studies thứ tư 82

3.2.5.4 Kết quả nội lực của dầm chính 83

3.2.5.5 Tính tối ưu dầm chính 86

3.2.5.5.1 Khai báo biến 86

3.2.5.5.2 Khai báo điều kiện kiểm tra và điều kiện mục tiêu 87

3.2.5.5.3 Kết quả tối ưu 88

3.2.5.6 Áp lực của dầm chính lên khung chân cổng 88

3.2.6 Xác định nội lực khung chân cổng 90

3.2.6.1 Loại phần tử 90

3.2.6.2 Điều kiện biên 90

3.2.6.3 Đặt tải trọng 91

3.2.6.4 Kết quả nội lực của khung chân cổng 92

3.2.6.5 Tính tối ưu khung chân cổng 93

3.2.6.5.1 Khai báo biến 94

3.2.6.5.2 Khai báo điều kiện kiểm tra và điều kiện mục tiêu 95

3.2.6.5.3 Kết quả tối ưu 95

3.3 Thảo luận 97

3.3.1 Phương pháp tính truyền thống 97

3.3.2 Phương pháp tính bằng phần mềm SolidWorks 99

3.3.3 So sánh kết quả của hai phương pháp tính 101

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO

G d Trọng lượng cơ cấu di chuyển cổng trục

l 1 Khoảng cách từ trục các bánh xe nâng đến đầu mút khẩu độ

Khoảng cách trục các bánh xe của xe nâng

Khoảng cách các vết bánh xe của xe nâng

Ac Kích thước bao của dầm biên, chiều rộng cạnh dưới của chân cổng

Bc Cở sở của cổng trục

Hc Chiều cao chân cổng

Bd Chiều rộng cạnh trên của chân cổng

D x Đường kính bánh xe di chuyển của xe nâng

hr Chiều cao của đường ray xe nâng

Gr Trọng lượng của đường ray xe nâng

* Ký hiệu các đặc trưng hình học:

h Chiều cao dầm

h1 Chiều cao của đầu dầm chính

c Chiều dài đoạn nghiêng của dầm chính

B Chiều rộng tấm biên

B0 Khoảng cách nhỏ nhất của hai thành đứng

b’ Chiều dài phần nhô ra của tấm biến so với tấm thành đứng

ht Chiều cao thành đứng

δ1 Chiều dày tấm biên trên

δ2 Chiều dày tấm biên dưới

δ3 Chiều dày thành đứng

Fi Diện tích tiết diện tấm thép

F , A Tổng diện tích tiết diện

M0 Khối lượng trên 1m chiều dài thép hình

Jx , Jy Mômen quán tính của tiết diện đối với trục x và y

rx , ry Bán kính quán tính của tiết diện đối với trục x và y

Wx , Wy Mômen cản của tiết diện đối với trục x và y

Sx , Sy Mômen tĩnh của tiết diện đối với trục x và y

Zo Khoảng cách từ trọng tâm xuống cạnh đáy của tiết diện

λx , λy Độ mảnh của thanh đối với trục x hoặc y

γ Trọng lượng riêng của thép

q Tải trọng phân bố đều bởi trọng lượng bản thân dầm chính

q dch Tải trọng phân bố đều dọc chiều dài dầm dàn đứng chính

q dchng Tải trọng ngang phân bố đều dọc chiều dài dầm dàn đứng phụ

q df Tải trọng phân bố đều dọc chiều dài dầm dàn đứng phụ

q dfng Tải trọng ngang phân bố đều dọc chiều dài dầm dàn đứng phụ

q dng Tải trọng phân bố đều dọc chiều dài dầm dàn ngang

q dngng Tải trọng ngang phân bố đều dọc chiều dài dầm dàn ngang

N d Tải trọng tập trung do trọng lượng cơ cấu di chuyển cổng trục

N b Tải trọng tập trung do trọng lượng buồng lái và thiết bị điện

Q Tải trọng nâng

Q o Trọng lượng hàng

G m Trọng lượng bộ phận mang vật

đ Tải trọng tương đương

đ Hệ số tương đương hay hệ số thay đổi theo tải trọng

Tải trọng tính toán

P 1 , P 2 Áp lực của bánh xe lên dầm chính của cổng trục dầm đơn

P b Tổng áp lực của bánh xe chủ động của xe nâng lên dầm chính

n Số bánh xe chủ động của xe nâng

n 0 Tổng số bánh xe của xe nâng

P min Tải trọng ít nhất bánh xe lên dầm chính

B x1 , B x2 Khoảng cách các vết bánh xe nâng đến cáp treo

L x1 , L x2 Khoảng cách trục bánh xe nâng đến cáp treo

P d Tổng tải trọng do trọng lượng vật nâng tác dụng lên bánh dẫn

P bd Tổng tải trọng do trọng lượng vật nâng tác dụng lên bánh bị dẫn

P” D Áp lực của bánh xe lên dầm khi không có hệ số điều chỉnh

Lực quán tính do khối lượng hàng gây ra

Lực quán tính do khối lượng xe nâng gây ra

Lực quán tính do khối lượng cổng trục gây ra

Lực quán tính lớn nhất phát sinh khi hãm cổng trục

Hệ số bám của bánh xe và đường ray

N b Áp lực của toàn bộ cổng trục lên các bánh xe chủ động của cổng trục

lên đường ray

N c Áp lực của cổng trục lên các toàn bộ các bánh xe

Pgc Tải trọng gió phân bố đều trên theo chiều cao chân cổng

Pgx Tải trọng gió tác động lên xe nâng và vật nâng

Qn, Q’n Áp lực của dầm chính lên khung chân cổng

Nx, Ny , N z Áp lực của dầm chính lên khung chân cổng theo phương x, y, z

Mx, My, Mz Mômen uốn theo trục x, trục y và mômen xoắn theo trục z

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Tải trọng và tổ hợp tải trọng tính kết cấu thép cổng trục có công dụng chung (bảng 3.1).[9]

Bảng 2.2: Hệ số an toàn n

Bảng 2.3: Trị số của ứng suất cho phép [σ]

Bảng 2.4: Thông số các đặc trưng hình học của cổng trục

Bảng 2.5: Các thông số ban đầu của một ví dụ dầm chính cổng trục dầm đơn

Bảng 3.1: Các thông số ban đầu của cổng trục

Bảng 3.2: Đặc trưng tiết diện của chân cổng, gối tựa, dầm biên

Bảng 3.3: Các thông số ban đầu của cổng trục

Bảng 3.4: Các thông số ban đầu và kích thước tiết diện dầm chính

Bảng 3.5: Bảng tổng hợp kết quả đặc trưng tiết diện của các bộ phận cổng trục Bảng 3.6: Một số mác thép tương đương với CT3

Bảng 3.7: So sánh cơ các đặc trưng cơ tính của A36 với CT3

Bảng 3.8: Bảng so sánh kết quả tính toán dầm chính bằng 2 phương pháp

Bảng 3.9: Bảng so sánh kết quả tính toán khung chân cổng bằng 2 phương pháp

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Bản vẽ cấu tạo cổng trục

Hình 1.2: Cổng trục tay đẩy

Hình 1.3: a) Palăng chạy ở bản cánh dưới, b) Palăng chạy ở bản cánh trên

Hình 1.4: a) Cổng trục dầm đơn, b) Cổng trục dạng dàn côngxôn một đầu, c) Cổng trục dạng dàn côngxôn hai đầu

Hình 1.5: a) Cổng trục dầm đôi, b) Cổng trục dầm đôi côngxôn 1 đầu, c) Cổng trục dầm đôi côngxôn 2 đầu

Hình 1.6: Cổng trục có một bên liên kết mềm và một bên liên kết cứng

Hình 1.7: Cổng trục có một bên liên kết mềm và một bên liên kết khớp cầu

Hình 1.8: a) Dầm biên đơn, b) Dầm biên lắp song song, c) Dầm biên lắp nối tiếp Hình 2.1: Các thông số cơ bản của cổng trục

Hình 2.2: Sơ đồ kết cấu thép của cổng trục dầm đôi

Hình 2.8: Kích thước tấm biên của dầm tổ hợp 1 thành và 2 thành

Hình 2.9: Sơ đồ kết cấu chân cổng

Hình 2.10: Bố trí đường ray xe nâng ở cổng trục dầm đôi

Hình 2.11: Tiết diện đỉnh chân cổng dạng hộp

Hình 2.12: Tiết diện đáy chân cổng dạng hộp

Hình 2.13: Biểu đồ phụ thuộc hệ số động Ψ vào tải trọng đối với cần trục ở chế độ làm việc trung bình

Hình 2.14: Đồ thị trọng lượng xe nâng và sức nâng cổng trục

Hình 2.15: a,c) Palăng tay kéo b) Palăng điện

Hình 2.16: Sơ đồ lực tác dụng lên dầm chính của cổng trục dầm đơn

Hình 2.17: a) Sơ đồ xác định tải trọng lên các bánh xe b) Sơ đồ xác định tải trọng lên các bánh xe trên một dầm chính

Hình 2.18: Sơ đồ phân bố lực quán tính lên các dầm chính và xác định tải trọng phụ khi hàng treo mềm

Hình 2.19: Sơ đồ xe nâng đang ở vị trí đầu dầm

Hình 2.20: Sơ đồ cổng trục di chuyển lệch và xác định lực bên sườn S

Hình 2.21: a) Sơ đồ xác định lực xô ngang R ở kết cấu cổng b) Chuyển vị δ của cổng

Hình 2.28: Sơ đồ kiểm tra độ ổn định của thép tấm thành đứng chính

Hình 2.29: Một số tiết diện ghép của cổng trục dầm đơn

Hình 2.30: Biến dạng của gờ dưới của dầm do ảnh hưởng của uốn cục bộ

Hình 2.31: Đồ thị hệ số k , k , k

Hình 2.32: a) Sơ đồ tính tiết diện gối tựa, xe nâng đang ở vị trí ngoài cùng một đầu dầm chính, b) Sơ đồ tính tiết diện mối ghép hàn ghép của dầm chính, bánh xe nâng có tải trọng lớn nhất P đang đặt lên mối ghép hàn

Hình 2.33: Sơ đồ xác định nội lực khung chân cổng

Hình 2.34: Sơ đồ xác định nội lực chân cổng

Hình 2.35: Dầm biên của chân cổng

Hình 2.36: Sơ đồ xác định tải trọng bởi lực quán tính lên dầm biên

Hình 2.37: Cửa sổ của SolidWorks

Hình 2.38: a) Tab Features b) Tab Sketch c) Tab Evaluation, d) Thêm bớt tab trên CommandManager

Hình 2.39: a) Cổng trục dầm đơn, b) Cổng trục dầm đôi

Hình 2.40: Các bước phân tích cơ bản của SolidWorks Simulation

Hình 3.1: Mô hình tính theo phương pháp truyền thống.

Hình 3.2: Tiết diện sơ bộ các bộ phận cổng trục

Hình 3.3: a)Sơ đồ tính tải trọng bánh xe, b) Sơ đồ để tính sức bền bánh xe

Hình 3.4: Sơ đồ xác định ứng suất cho tiết diện giữa dầm chính

Hình 3.5: Sơ đồ xác định nội lực gối tựa

Hình 3.6: Sơ đồ xác định nội lực dầm biên

Hình 3.7: Mô hình cổng trục dầm đôi dạng hộp

Hình 3.8: Mô hình tính của dầm chính

Hình 3.9: Mô hình tính của khung chân cổng

Hình 3.10: a) Kết quả các đặc trưng tiết diện dầm chính b) Kết quả các đặc trưng tiết diện đầu chân cổng c) Kết quả các đặc trưng tiết diện đáy chân cổng d) Kết quả các đặc trưng tiết diện gối tựa e) Kết quả các đặc trưng tiết diện dầm biên

Hình 3.11: Số lượng phần tử và nút của lệnh Mesh lên dầm chính

Hình 3.12: Đặt điều kiện biên cho mô hình dầm chính

Hình 3.13: Tên các Simulation Studies

Hình 3.14: Đặt tải trọng cho Simulation Studies 1

Hình 3.15: Đặt tải trọng cho Simulation Studies 2

Hình 3.16: Đặt tải trọng cho Simulation Studies 3

Hình 3.17: Đặt tải trọng cho Simulation Studies 4

Hình 3.18: Kết quả tổng ứng suất và hệ số an toán của Simulation Studies 1

Hình 3.19: Kết quả tổng ứng suất và hệ số an toán của Simulation Studies 2

Hình 3.20: Kết quả áp lực dầm chính của Simulation Studies 3

Hình 3.21: Kết quả áp lực dầm chính của Simulation Studies 4

Hình 3.22: Danh sách biến

Hình 3.23: Khai báo biến

Hình 3.24: Danh sách các sensor

Hình 3.25: Khai báo điều kiện kiểm tra và điều kiện mục tiêu

Hình 3.26: Kết quả của Design Study

Hình 3.27: Kết quả áp lực dầm chính của Simulation Studies 3

Hình 3.28: Kết quả áp lực dầm chính của Simulation Studies 4

Hình 3.29: Số lượng phần tử và nút của lệnh Mesh lên khung chân cổng

Hình 3.30: Đặt điều kiện biên cho mô hình khung chân cổng

Hình 3.31: Tên của Simulation Studies 5

Hình 3.32: Đặt tải trọng cho Simulation Studies 5

Hình 3.33: Kết quả tổng hệ số an toàn của Simulation Studies 5

Hình 3.34: Chọn lại kích thước tiết diện dầm biên

Hình 3.35: Kết quả tổng hệ số an toàn của Simulation Studies 5 Hình 3.36: Danh sách biến

Hình 3.37: Khai báo biến

Hình 3.38: Khai báo điều kiện kiểm tra và điều kiện mục tiêu Hình 3.39: Kết quả của Design Study

Hình 3.40: Kết quả tổng hệ số an toàn của Simulation Studies 5

Trang 1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Cổng trục là một loại thiết bị nâng, có khả năng nâng hạ và di dời vật nặng trong một không gian nhất định Nó được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành vận tải, xây dựng, chế tạo máy, đặc biệt là trong đóng tàu Để thực hiện chức năng của mình, cổng trục được trang bị bộ phận nâng và bộ phận di chuyển làm việc trên cơ sở chịu lực của cổng trục Kết cấu cổng trục là một kết cấu thép chịu toàn bộ tải trọng của vật nâng và các tác động khác từ bên ngoài, nó có thể dịch chuyển trên đường ray để mang vật nâng đến nơi cần đến

Cùng với sự phát triển của ngành đóng tàu về cả số lượng cũng như độ lớn của từng con tàu, cổng trục cũng phát triển không ngừng về cả tải trọng nâng, không gian làm việc và mức độ hiện đại trong vận hành Vì vậy, việc tính toán thiết kế cổng trục cũng đòi hỏi phải có nhiều cải tiến, áp dụng được những thành tựu mới trong khoa học tính toán… nhằm giảm nhẹ công việc tính toán, tăng độ chính xác, tiết kiệm vật liệu và an toàn cho cổng trục

Việc phương pháp tính truyền thống chủ yếu là tính gần đúng, dựa trên các số liệu thống kê thông qua các tiêu chuẩn của các Quốc gia hoặc các Công ty Việc tính toán như vậy, đã đáp ứng được yêu cầu cơ bản của quá trình thiết kế, chế tạo và vận hành cổng trục Tuy nhiên, nếu nghiên cứu kỹ hơn, chi tiết hơn chúng ta có thể thấy một số điểm bất cập trong tính toán Những bất cập này có thể được khắc phục nếu đưa ra được phương pháp tính toán hợp lý hơn, sử dụng các tiến bộ trong khoa học tính toán

và các phương tiện hiện đại vào công việc tính toán

Xuất phát từ nhận xét trên, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu phương pháp

tính toán hợp lý kết cấu cổng trục dựa trên thành tựu của công nghệ thông tin”,

gồm các nội dung:

1 Tổng quan về cổng trục và vấn đề nghiên cứu;

2 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu;

3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Kết luận và khuyến nghị

Trang 2

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về cổng trục

1.1.1 Giới thiệu chung

Cổng trục là một loại máy trục có kết cấu dạng cổng có khả năng di chuyển nhờ các

hệ thống bánh xe chạy trên đường ray cố định Chiều cao cổng trục phụ thuộc vào yêu cầu chiều cao nâng hàng Thiết bị máy nâng bao gồm palăng hoặc xe nâng và thiết bị mang vật, thiết bị nâng có khả năng di chuyển dọc theo dầm chính Vì thế cổng trục có thể vận chuyển hàng đến bất kỳ điểm nào trong một không gian nhất định của cổng trục

Cổng trục là công cụ dùng để cơ giới hóa công tác xếp đỡ, vận chuyển hàng hóa, tăng năng suất lao động và hạ giá thành sản phẩm Cổng trục được sử dụng trong nhà xưởng hoặc ngoài trời Cổng trục có mặt ở hầu hết các cảng biển, nhà máy đóng tàu, trên tàu thủy, công ty xây lắp, nhà máy thủy điện, đường sắt, xưởng cơ khí lớn, kho bãi container, bãi tập kết …

Các thông số kỹ thuật cơ bản của kết cấu cổng trục: khẩu độ ( ), tải trọng nâng ( )

và chiều cao nâng ( ) Khẩu độ của cổng trục là khoảng cách giữa hai hàng bánh xe di chuyển cổng trục Tải trọng nâng là khả năng nâng lớn nhất do nhà chế tạo cổng trục qui định Chiều cao nâng tính từ mặt đất đến thiết bị mang hàng đang ở vị trí cao nhất

1.1.2 Xu thế sử dụng cổng trục hiện nay

Xu hướng sử dụng cổng trục hiện nay của cổng trục là dễ vận hành, dễ sửa chữa, tải trọng nâng lớn, không gian hoạt động cho phép của cổng trục lớn hay khẩu độ và chiều cao nâng lớn, có thể làm việc trong mọi điều kiện khí hậu, có đầy đủ các hệ thống an toàn, chế độ bảo dưỡng đơn giản và tuổi thọ cổng trục dài

Phạm vi tải nâng của cổng trục hiện nay từ 0,5 ÷ 20000 tấn Để tăng khả năng nâng tải trọng, ngoài phương án tăng kết cấu thép người thiết kế còn có các phương án khác như: tăng số lượng palăng, xe nâng theo phương thức nối tiếp hoặc song song hoặc cả hai phương thức trên; hoặc thêm máy nâng phụ; hoặc sử dụng nhiều dầm chính trên một cổng trục; hoặc nhiều cổng trục cùng hoạt động song song với nhau

Trong nhà xưởng cơ khí, cổng trục là thiết bị nâng chủ yếu được sử dụng để vận chuyển máy móc nặng, lắp ráp những sản phẩm có trọng lượng lớn Đối với tải nâng nhỏ, khẩu độ bé người ta thường chọn loại cổng trục dầm đơn Đối với tải nâng lớn,

sử dụng cổng trục có khổ độ lớn và tải nâng lớn, tiến hành lắp ráp các phần của tàu ở nơi thuận lợi cho việc hạ thủy Ngay năm đầu tiên của thế kỷ 21, nhà máy đóng tàu Yên Đài Taisun, ở tỉnh Sơn Đông Trung Quốc, nhận ra một vấn đề lớn của việc xây dựng tàu dầu ngoài khơi trong tương lai, nền tảng của vấn đề này là thiết bị nâng có kích thước rất lớn Để chuẩn bị cho tương lai này họ tiến hành xây dựng một loại cẩu trục lớn nhất thế giới Năm 2009, các nhà xây dựng và thiết kế giỏi nhất đã hoàn thành dàn cổng trục đầm đôi cố định, với sức nâng 20000 tấn, đánh dấu mốc hàng đầu trên thế giới về thiết bị nâng dạng cổng

1.1.3 Phân loại cổng trục

Theo công dụng có thể phân loại cổng trục ra: cổng trục có công dụng chung và cổng trục chuyên dùng Cổng trục có công dụng chung hay còn gọi là cổng trục dùng cho xếp dỡ, lắp ráp trong xây dựng Cổng trục có công dụng chung có tải trọng nâng 3,2 ÷ 12,5 tấn, khẩu độ dầm chính 10 ÷ 40 m, chiều cao nâng 7 ÷ 16 m Cổng trục dùng để lắp ráp trong xây dựng có tải trọng nâng 50 ÷ 400 tấn, khẩu độ dầm đến 80 m

và chiều cao nâng đến 30 m Đối với cổng trục dùng để lắp ráp (ví dụ lắp ráp các tải trọng lớn trong nhà máy thủy điện, nhiệt điện) có tốc độ nâng khác nhau Và đặc biệt

có loại tốc độ di chuyển chậm, dùng khi lắp ghép, nâng hạ vật = 0,05 ÷ 0,1 / ℎ và tốc độ di chuyển xe con, cổng trục 0,1m/ph Cổng trục có công dụng chung thường dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng thể khối, vật liệu rời trong các kho bãi, bến cảng hoặc nhà ga đường sắt Cổng trục dùng chung được dùng trong lắp ráp thiết bị trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong các công trình năng lượng và lắp ghép các công trình giao thông Thiết bị mang hàng của cổng trục chuyên dùng thường là móc treo, gầu ngoạm hoặc nam châm điện Cổng trục chuyên dùng thường được sử dụng để

1.4b, 1.5b) hoặc có côngxôn hai đầu (hình 1 4c, 1.5c) Kết cấu thép dầm chính có dạng

thép hình (hình 1 2), dạng tổ hợp hàn ( hình 1 4a, hình 1 5a,c) hoặc dạng dàn không

gian (hình 1 4b,c) Loại cổng trục dầm kiểu tổ hợp hàn được sử dụng rất rộng rãi vì dễ

chế tạo và sử dụng được phương pháp hàn tự động Tuy nhiên đối với các cổng trục có tầm rộng và tầm cao lớn muốn đảm bảo đủ độ cứng cần thiết phải tăng chiều cao và chiều rộng của dầm chính Điều đó làm cho cổng trục dạng hộp có trọng lượng riêng nặng hơn, chịu ảnh hưởng của ngoại lực và tải trọng tác dụng lên đường ray lớn hơn Ngược lại so với kết cấu thép dạng dàn không gian thì trọng lượng riêng, lực tác dụng lên đường ray đã giảm đi đáng kể và ít chịu ảnh hưởng của tải trọng gió Nhưng khó chế tạo và tính toán phức tạp

Theo cách bố trí dầm chính cổng trục có thể phân ra: cổng trục dầm đơn (hình 1 4)

và cổng trục dầm đôi (hình 1 5) Cổng trục dầm đơn thường sử dụng palăng điện chạy

dọc dầm chữ I nhờ cơ cấu di chuyển palăng Cổng trục dầm đôi thường sử dụng hệ thống xe nâng, xe nâng di chuyển nhờ cáp kéo hoặc có động cơ vận hành trực tiếp

Trang 5

Kết cấu thép của cổng trục bao gồm dầm chính, khung chân và dầm biên So với cầu trục, hệ thống đường ray của cổng trục đặt cố định ở trên mặt nền và có thêm bộ phận chân cổng để đảm bảo cho dầm chính cóchiều cao xác định so với mặt nền Dầm biên là một loại dầm giằng ngang giúp chân cổng cứng vững Dầm biên có bánh xe và mang theo động cơ di chuyển cổng trục Ở một số cổng trục không có dầm biên; chân cổng trực tiếp có bánh xe và động cơ di chuyển; và có dầm giằng ngang cao khi đó kết cấu chân cổng có hình chữ A Dầm biên ngoài chịu tải trọng tĩnh là tải trọng nâng, trọng lượng hệ thống nâng trọng lượng của dầm chính, trọng lượng phụ khác (thiết bị mang hàng, cabin điều khiển, ) mà còn chịu thêm tải trọng của khung chân

Đặc trưng kết cấu dầm chính cũng là đặc trưng của toàn bộ cổng trục Kết cấu của chân cổng phụ thuộc vào kết cấu của dầm chính và loại liên kết giữa dầm chính với chân cổng Cổng trục dầm đơn tay đẩy (hình 1 2a,b) có dầm chính là thép hình I sử

dụng palăng tay kéo (hình 1 2b) hoặc palăng điện, khẩu độ dưới ≤ 10m tải trọng nâng 0,5÷2 tấn, chiều cao nâng ≤ 5 , cổng trục di chuyển bằng bánh xe cùm xoay, loại cổng trục này không sử dụng đường ray Cổng trục đẩy tay được sử dụng rất rộng rãi trong các nhà xưởng và kho bãi nhỏ, phạm vi hoạt động nhỏ hẹp Ưu điểm nổi bật của cổng trục đẩy tay là tính cơ động cao, dễ thao tác và dễ tháo lắp

Hình 1 2: Cổng trục tay đẩy

Cổng trục dầm đơn kết cấu tiêu chuẩn (hình 1 4a) là dòng sản phẩm được sử dụng

trong nhà cũng như ngoài trời, có tốc độ cao, có dải tải trọng thay đổi từ 0,5 ÷ 30 tấn, khẩu độ 3 ÷ 40m, chiều cao nâng 5 ÷ 40m, dầm biên chạy trên đường ray Nó được thiết kế với hai kiểu chạy của palăng điện như: chạy trên ray I hoặc chạy trên bản cánh dưới của dầm chính hay chạy bên bản cánh trên của dầm chính như hình 1 3

Trang 6

Hình 1 3: a)Palăng chạy ở bản cánh dưới b) Palăng chạy ở bản cánh trên

Dầm chính có kết cấu dạng dầm tổ hợp (dạng hộp hàn, dạng chữ I hàn .) hoặc dạng dàn Chân cổng có kết cấu dạng hộp hàn, dạng dàn không gian hoặc sử dụng thép định hình Thông thường với cầu trục có kết cấu dầm chính là dạng dàn không gian thì chân cổng cũng là dạng dàn không gian Các loại cổng trục này thường được sử dụng trong các phân xưởng cơ khí, nhà kho, nhà máy cán thép công trình thủy điện; chúng được dùng để xếp dỡ, lắp ráp và sửa chữa máy móc

Hình 1 4: a)Cổng trục dầm đơn, b) cổng trục dạng dàn côngxôn một đầu,c) cổng trục

dạng dàn côngxôn hai đầu

Cổng trục dầm đôi (hình 1 5) có kết cấu của hai dầm đơn đặt song song nhau Cổng

trục là loại cổng trục thường sử dụng ngoài trời; có khẩu độ và chiều cao nâng lớn; có dải tải trọng thay đổi từ 5 ÷1500 tấn Được thiết kế chạy trên hệ thống ray cố định trên mặt đất Xe nâng có trang bị móc treo tiêu chuẩn Loại cổng trục này thường được sử dụng trong nhà máy đóng tàu, nhà máy cấu kiện bêtông đúc sẵn, xưởng, kho bãi, trên tàu thủy

Hình 1 5: a) Cổng trục dầm đôi, b) Cổng trục dầm đôi côngxôn 1 đầu,

Trang 7

c) Cổng trục dầm đôi côngxôn 2 đầu

Kết cấu kim loại cổng trục dầm đôi gồm có kiểu dầm chính có tiết diện hình hộp và kiểu dàn không gian Kiểu dầm chính có tiết diện hình hộp, tuy nặng hơn kiểu dàn không gian nhưng vì đơn giản hơn trong chế tạo, có độ cứng trong mặt phẳng đứng tốt hơn, độ bền khi chịu tải trọng thay đổi tốt hơn nên nó được sử dụng rộng rãi hơn

1.3 Liên kết giữa các thành phần cổng trục

1.3.1 Liên kết giữa dầm chính với khung chân

Liên kết giữa dầm chính với khung chân có các kiểu sau: liên kết cứng, liên kết mềm, liên kết khớp cầu

Đối với cổng trục có khẩu độ nhỏ hơn hoặc bằng 20m có thể chế tạo cả hai chân cổng có liên kết cứng với dầm chính và như vậy sẽ giảm thời gian chế tạo và lắp dựng cổng trục Với phương án này, cổng trục thiết kế có kết cấu đơn giản, không gian hoạt động lớn, giá thành chế tạo cũng rẻ

Những cổng trục có khẩu độ trên 25m thì cổng trục thường có một chân cổng liên kết cứng với dầm chính, thường gọi là chân “cứng” và một chân “mềm”, nhờ khớp xoay hình trụ (nút A, hình 1 5) với trục xoay nằm trong mặt phẳng nằm ngang Chân

mềm có liên kết khớp với dầm chính để đảm bảo cho kết cấu là một hệ tĩnh định; chân mềm có thể xoay lắc quanh theo trục thẳng đứng của nó đến 5° để bù trừ các sai lệch của kết cấu với đường ray Trong trường hợp này, khi cổng trục bị xô lệch do hai chân cổng trục có tốc độ không đều nhau làm dầm chính bị uốn ngang Sự xô lệnh trên còn

bị gây ra bởi hạn chế trong lắp đặt, biến dạng do ảnh hưởng nhiệt độ của môi trường,

do truyền động không đồng đều các bánh xe chủ động ở hai bên chân cổng Như vậy, với loại cổng trục chân mềm có khả năng giảm ma sát giữa bánh xe với đường ray, giảm tải trọng xô lệch và tránh khả năng kẹt bánh xe di chuyển trên đường ray của cổng trục

Hình 1 6: Cổng trục có một bên liên kết mềm và một bên liên kết cứng

A

L

Trang 8

Hình 1 7: Cổng trục có một bên liên kết mềm và một bên liên kết khớp cầu

Ngoài ra trên cơ sở của cổng trục ở hình 1 6, người ta thay thế chân có liên kết

cứng bằng bằng chân có gối trượt, ở nút B như hình 1 7, điều này cho phép dầm chính

có thể xoay tương đối quanh vấu cố địnhthẳng đứng nút C, chân mềm bên phải liên kết với dầm bằng khớp cầu (nút D) cho phép xoay theo hướng bất kỳ Do đó nếu cổng trục có bị xô lệch thì dầm chính cũng không bị uốn và hoàn toàn tránh khả năng bị kẹt bánh xe

1.3.2 Liên kết giữa chân cổng và dầm giằng chăn:

Liên kết giữa khung chân và dầm biên là liên kết cứng Cụm dầm biên là bộ phận

có bánh xe với nhiệm vụ vận chuyển cổng trục dọc theo đường ray, mà truyền động được dẫn động bằng động cơ giảm tốc Cụm bánh xe gồm bánh xe, bánh răng, trục, vòng bi, bạc lót Dầm biên có kết cấu dạng hộp hàn Để tăng khả năng chịu tải, người

ta sử dụng dầm biên lắp song song hoặc dầm biên lắp nối tiếp (hình 1 7)

Hình 1 8: a) Dầm biên đơn b) dầm biên lắp song song c) dầm biên lắp nối tiếp

1.4 Yêu cầu chung trong thiết kế :

Các yêu cầu chung đối với thiết kế:

DB

C

Trang 9

- Kết cấu thép phải được tính toán với tổ hợp tải trọng bất lợi nhất, kể cả tải trọng theo thời gian và mọi yếu tố tác động khác Việc xác định nội lực có thể thực hiện theo phương pháp phân tích đàn hồi hoặc phân tích dẻo

- Các cấu kiện thép hình phải được chọn theo tiết diện nhỏ nhất mà vẫn thỏa mãn các yêu cầu kiểm tra kết cấu Tiết diện của cấu kiện tổ hợp được thiết lập theo tính toán sao cho ứng suất không lớn hơn 95% cường độ tính toán của vật liệu

Các yêu cầu khi thiết kế kết cấu thép cần phải:

- Tiết kiệm vật liệu thép;

- Ưu tiên sử dụng thép do Việt Nam sản xuất;

- Lựa chọn sơ đồ kết cấu hợp lí, tiết kiệm cấu kiện hợp lí về mặt kinh tế kỹ thuật;

- Ưu tiên sử dụng công nghệ chế tạo tiên tiến;

- Chú ý việc công nghiệp hóa cao quá trình sản xuất và dựng lắp, sử dụng những liên kết dựng lắp liên kết liên tiếp như liên kết mặt bích, liên kết bulông cường độ cao; cũng có thể dùng liên kết hàn để dụng lắp nếu có căn cứ hợp lí;

- Kết cấu phải có cấu tạo dễ quan sát, dễ làm sạch bụi, dễ sơn, tránh tụ nước Tiết diện hình ống phải được bịt kín hai đầu

1.5 Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài nhằm làm giảm nhẹ công sức trong thiết kế, tăng độ chính xác cũng như phạm vi xem xét những yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của kết cấu cổng trục

1.6 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu phương pháp tính toán hợp lý kết cấu cổng trục với:

- Tải nâng 5 tấn ÷ 60 tấn

- Khẩu độ của cổng trục nhỏ hơn bằng 20m

- Các loại kết cấu: dầm đơn, dầm đôi

Trang 10

CHƯƠNG 2:

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp tính toán kết cấu cổng trục truyền thống

Trong tính toán kết cấu thép, một phương pháp đã và đang được sử dụng phổ biến,

đó là phương pháp tính theo ứng suất cho phép Bằng phương pháp này việc tính toán đơn giản và thuận tiện, nhưng kết quả tính thường không được tiết kiệm

Ngoài các tải trọng chung tác động lên kết cấu kim loại của máy trục: tải trọng không di động, tải trọng di động, lực quán tính, tải trọng gió, tải trọng xoắn Ở kết cấu cổng trục còn phải xác định các loại tải trọng khác có ảnh hưởng đến kết cấu dạng cổng khi vận hành như: lực sườn và lực xô ngang

Để ứng dụng phương pháp tính theo ứng suất cho phép thì ta phải đưa kết cấu vào trường hợp bất lợi nhất Đối với dầm chính được tính toán khi vị trí với xe nâng nằm ở giữa dầm; đối với côngxôn nằm ở ngoài mút côngxôn; đối với chân đỡ nằm ở đầu mút của khẩu độ Đối với kết cấu dạng dàn, khi tính toán kết cấu người ta không tính theo dàn không gian mà tính theo phương pháp gần đúng bằng cách phân chia dàn thành những dàn phẳng Nội lực trong các thanh của những dàn phẳng dưới tác dụng tải trọng được xác định theo phương pháp đường ảnh hưởng

2.1.1 Các đặc tính kỹ thuật của cổng trục:

2.1.1.1 Các thông số cơ bản:

Hình 2 1: Các thông số cơ bản của cổng trục

* Các thông số cơ bản của cổng trục và thiết bị nâng:

Trang 11

Khoảng cách tâm của 2 bánh xe của một bên chân cổng m

Khoảng cách từ thiết bị treo hàng đến đầu mút khẩu độ m

Chiều cao của đường ray xe nâng (bảng 1.3).[9] ℎ mm

Khoảng cách từ mặt ray xuống móc cẩu sau khi cổng

Chế độ làm việc của cổng trục: Theo TCVN 4244 – 2005 theo (bảng 2.13).[11] dựa vào điều kiện sử dụng thiết bị ta chọn chế độ làm việc cho cơ cấu

2.1.1.2 Các kích thước cơ bản của kết cấu cổng trục:

2.1.1.2.1 Sơ đồ kết cấu cổng trục:

dụ ΓOCT 8510 – 72*) là sửa đổi của tiêu chuẩn năm 1972 Các qui cách thép hình theo TCVN năm 1975 tương ứng với ΓOCT năm 1972 Đối với các loại thép chưa có trong tiêu chuẩn Việt Nam thì dùng trong tiêu chuẩn mới nhất của Liên Xô

2.1.1.2.2.1 Kích thước khi dùng dầm thép hình:

Thép hình được sử dụng cho dầm chính thường là các loại thép chữ I, thép chữ [,

thép góc đều cạnh, thép góc không đều cạnh (TCVN 1654 – 75 đến 1657 - 75) Các

loại thép này được chế tạo bằng phương pháp cán hoặc phương pháp dập

Đối với thép chữ I: Theo TCVN 1655-75, thép chữ I gồm có 23 loại tiết diện, chiều cao h = 100 ÷ 600 mm Ký hiệu, ví dụ: I30, trong đó 30 là chiều cao h, đơn vị tính là

cm Từ các số hiệu 18 đến 30, còn có thêm hai tiết diện phụ, cùng chiều cao h nhưng cánh rộng và dày hơn, ký hiệu thêm chữ “a”, ví dụ: I22a Chiều dài thép chữ I được sản xuất từ 4 đến 13m

L

Hình 2 5: Thép góc và ứng dụng

Trang 14

Thép góc thường được sử dụng làm thanh chịu lực như hệ thanh bụng, thanh biên của kết cấu dàn; ngoài ra có thể ghép hai thanh thép góc thành chữ T, chữ thập, chữ nhật, ; làm cấu kiện liên kết các kết cấu khác như ghép các thép tấm khác thành tổ hợp chữ I, liên kết dầm với cột

Chiều cao của dầm được xác định theo công thức kinh nghiệm (8.24).[4]:

- Thép tấm phổ thông, có bề dày 4 ÷ 60 mm, bề rộng 600 ÷ 2500 mm, dài 2 ÷ 8 m Thép tấm phổ thông có 4 cạnh phẳng nên sử dụng rất thuận tiện

- Thép tấm dày, có bề dày 63 ÷ 160 mm, bề rộng 600 ÷ 3000 mm, dài 3,5 ÷ 7 m

- Thép tấm mỏng, có bề dày 0,2 ÷ 4 mm, bề rộng 160 ÷ 1500 mm, dài 1,2 ÷ 6 m Ngoài ra, còn có loại thép tấm khác như: thép tấm có gân, thép tấm có hình sóng Dầm tổ hợp là loại dầm được chế tạo từ các loại thép tấm hoặc các thép tấm kết hợp với các thép hình liên kết lại với nhau bằng phương pháp hàn hoặc tán đinh hay bulông Nếu dùng liên kết hàn để liên kết các cấu kiện của dầm thì gọi dầm đó là dầm

tổ hợp hàn Nếu dùng đinh tán hoặc bulông để liên kết các cấu kiện của dầm thì gọi dầm đó là dầm tổ hợp đinh tán hoặc dầm tổ hợp bulông

Hình 2 6: Tiết diện dầm tổ hợp a) Dầm tổ hợp 1 thành kết cấu hàn; b) Dầm tổ hợp 2 thành kết cấu hàn

tấm biên thành đứng

Trang 15

So với dầm đinh tán thì dầm hàn tiết kiệm vật tư, tiết kiệm phụ kiện nên giảm chi phí chế tạo, phương pháp sản xuất đơn giản nên được sử dụng phổ biến hơn Dầm đinh tán chịu tải trọng động và ảnh hưởng của chấn động tốt hơn dầm hàn nên thường dùng làm dầm của các cần trục loại tải trọng lớn với chế độ làm việc nặng hoặc rất nặng Ở

hình 2 6 tiết diện dầm tổ hợp điển hình của kết cấu hàn

Chiều cao của dầm được xác định theo công thức kinh nghiệm (8.24).[4] hoặc (tr.12).[9]:

Để giảm trọng lượng cổng trục và thuận lợi cho lắp ráp dầm chính với chân cổng, chiều cao ở hai đầu dầm chính nhỏ hơn chiều cao giữa dầm và có thể lấy trong khoảng (tr.144).[4]:

[ ] - Ứng suất tính toán cho phép khi chịu cắt

Chọn chiều dày thành đứng xuất phát từ điều kiện đảm bảo ổn định cục bộ của tấm thành đứng (5.20).[9]:

Hình 2 8: Kích thước tấm biên của dầm tổ hợp 1 thành và 2 thành

Chọn sơ bộ chiều dày tấm biên theo công thức kinh nghiệm (5.23).[9]:

Chiều dày tấm biên của dầm hàn nên lấy lớn chiều dày thành đứng và thường lấy trong khoảng 12 ÷ 14 mm (tr.106).[9] Chiều dày thành đứng của dầm dạng hộp cần lớn hơn 6 mm và thường lấy phụ thuộc vào trọng tải của cổng trục (tr.145).[4]:

+ Đối với dầm 2 thành (hình 2 6b, 2.8b): Khoảng cách giữa hai mặt trong tấm

thành đứng là điều kiện hàn cho các vách ngăn bên trong Khoảng cách này phụ thuộc vào chiều cao và thường chọn theo công thức kinh nghiệm (tr.144).[4] và (tr.106).[9]:

Trang 17

Để đảm bảo độ cứng của dầm khi xoắn, khoảng cách giữa hai mặt trong thành đứng lấy bằng (8.25).[4]:

= 401 ÷501 à ≥ℎ3 (2.17) Phần nhô ra của tấm biên so với mặt ngoài thành đứng như hình 2.8b (tr.107).[9]:

Ngoài ra để đảm bảo ổn định tổng thể của kết cấu dầm nên chọn B như sau (tr.107).[9]:

Đối với dầm 1 thành (tr.107).[9]: = 12 ÷15 ℎ (2.19) Đối với dầm 2 thành (tr.107).[9] ≥ 180 ; ≥101 ℎ (2.20)

ℎ

2.1.1.2.3 Kích thước chân cổng

Hình 2.9 : Sơ đồ kết cấu chân cổng

Cở sở của cổng trục là khoảng cách giữa 2 hàng bánh xe di chuyển cổng trục được lựa chọn theo điều kiện độ ổn định kết cấu cổng trục và tránh hiện tượng kẹt bánh xe khi di chuyển trên đường ray cũng như đảm bảo độ ổn định chống lật cổng

Hình 2 10: Bố trí đường ray xe nâng ở cổng trục dầm đôi

Ở cổng trục dầm đôi chiều rộng cạnh trên, bằng khoảng cách hai mặt ngoài của cụm dầm chính như hình 2 10 phụ thuộc vào khoảng cách các vết bánh xe của xe nâng và vị trí của đường ray xe nâng Cổng trục dầm đôi dạng hộp, đường ray xe nâng thường được đặt trên tấm biên trên giữa 2 thành đứng hoặc trên một thành đứng,

và dầm đôi dạng dàn đường ray xe nâng thường đặt ở một bên dàn đứng chính

+ Khi đường ray xe nâng được đặt ở biên trên giữa 2 thành đứng (hình 2 10a):

Tính theo độ bền và

độ ổn định [ ] = / [ ] = /

trục , hoặc khi hãm xe nâng

- -

Lực sườn S khi có sự di chuyển lệch - S - S -

Lực xô ngang của cổng trục có 2 chân cứng - -

Bảng 2 1: Tải trọng và tổ hợp tải trọng tính kết cấu thép cổng trục có công dụng

chung ( bảng 3.1).[9]

Trang 20

Chú thích:

* Tổ hợp tải trọng qui định sự làm việc của các cơ cấu như sau:

Tổ hợp và : cổng trục đứng yên, nâng hàng từ mặt nền hoặc hãm khi hạ hàng với nửa tốc độ và toàn bộ tốc độ

Tổ hợp và : cổng trục di chuyển có mang hàng, khi tiến hành phanh cổng trục

k là hệ số điều chỉnh kể đến hiện tượng va đập khi di chuyển cổng trục (tr.96).[9]; khi vận tốc di chuyển cổng trục < 60 / ℎ thì lấy k = 1,0 và khi ≥ 60 / ℎ thì lấy k = 1,1

Hệ số phụ thuộc vào chế độ làm việc của máy trục Khi chế độ làm nhẹ thì lấy = 1,2; khi chế độ làm việc nặng thì lấy = 1,3

Trong đó: : Vận tốc nâng định mức của hệ thống nâng chính

Hình 2.13 : Biểu đồ phụ thuộc hệ số động vào tải trọng đối với cần trục ở chế độ

làm việc trung bình

1,3 1,2 1,1 1,0

50 100 150 200 250

Trang 21

Hệ số động ở hình 2.13 biểu đồ có giá trị đối với cần trục ở chế độ làm việc trung bình, chiều cao trung bình Như vậy, nếu tải trọng càng tăng thì tốc độ nâng càng giảm Nếu trọng lượng hàng luôn thay đổi thì khi tính toán sẽ tính theo tải trọng tương đương đ

2.1.1.4 Các tải trọng tính toán:

2.1.1.4.1 Trọng lượng bản thân cổng trục G:

Trọng lượng sơ bộ của kết cấu kim loại của cổng trục có thể lấy theo trọng lượng của một cổng trục tương tự đã có trong thực tế, sau khi tính toán xong sẽ kiểm nghiệm lại Tải trọng không di động do trọng lượng bản thân của kết cấu kim loại, cơ cấu di chuyển, buồng lái, dàn điện gây ra Để đơn giản cho việc tính toán, tải trọng do trọng lượng bản thân của kết cấu kim loại, của sàn lát, trục truyền của cơ cấu di chuyển được xem như phân bố đều dọc chiều dài kết cấu, còn tải trọng của cơ cấu di chuyển, buồng lái và các thiết bị điện được xem như đặt tập trung ở các tiết diện và tương ứng với điểm đặc của nó

Trọng lượng khung chân cổng trên 1 m chiều dài, thường chọn bằng 0,2 ÷ 0,4 trọng lượng trên 1 m chiều dài dầm chính trên (tr.248).[9]:

= (0,2 ÷ 0,4)

(2.28) Trọng lượng bản thân kết cấu dầm chính trên của cổng trục không côngxôn chọn gần đúng tương tự như trọng lượng cầu trục cùng loại (cùng khẩu độ L và sức nâng Q)

đối với cổng trục dầm đơn, trọng lượng dầm chính phân bố đều trên một đơn vị chiều dài dầm, cho nên tải trọng gây ra bởi trọng lượng dầm chính được tính như sau:

Trong đó: đ - hệ số tương đương hay hệ số thay đổi theo tải trọng

Trọng lượng hàng tính toán được tính theo tổ hợp tải trọng :

Hình 2.14 : Đồ thị trọng lượng xe nâng và sức nâng cổng trục

Trọng lượng xe nâng được xác định gần đúng bằng hai cách: tra theo đồ thị hình 2.14 hoặc chọn theo công thức kinh nghiệm (tr.216).[9]:

nó di chuyển trên cánh bản dưới của dầm chữ I

Tải trọng di động bao gồm trọng lượng hàng nâng Q và trọng lượng palăng Tải trọng này có phương là phương thẳng đứng với chiều từ trên xuống và di chuyển dọc dầm chính

Trang 23

Hình 2.15 : c, a) Palăng tay kéo b) Palăng điện

Tải trọng di động tính toán được tính như sau:

Ta có sơ đồ tính dầm chính như sau:

Hình 2.16 : Sơ đồ lực tác dụng lên dầm chính của cổng trục dầm đơn

Trong đó: , – tải trọng của bánh xe lên gờ dưới của dầm chính