thiết kế máy nâng container kiểu cần q = 41,5 t theo kiểu máy của hãng KONECRANES

Thiết kế loại máy nâng container chuyên dụng với năng suất làm hàng cao, làmviệc ổn định, hiệu quả, an toàn nhằm đáp ứng được các yêu cầu xếp dỡ hàng hoá ngàycàng hiện đại.. Máy có các c

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 6

LỜI CAM ĐOAN 7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 8

MỞ ĐẦU 10

1 Lí do chọn đề tài 10

2 Mục đích của đề tài thiết kế 10

3 Phương pháp và phạm vi nghiên cứu 10

4 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 12

1.1 Giới thiệu chung về máy nâng tự hành 12

1.1.1 Giới thiệu chung 12

1.1.2 Giới thiệu về máy nâng container kiểu cần 12

1.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 13

1.2.1 Các phương án thiết kế 13

1.2.1.1 Phương án 1: Dùng xi lanh thủy lực một chiều 13

1.2.1.2 Phương án 2: Dùng xi lanh thủy lực hai chiều 14

1.2.1.3 Phương án 3: Dùng một xi lanh thủy lực nâng 14

1.2.1.4 Phương án 4: Dùng hai xi lanh thủy lực nâng 15

1.2.2 Lựa chọn phương án thiết kế 15

1.3 Lựa chọn sơ bộ thông số và kích thước cơ bản của máy nâng 16

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHUNG 18

2.1 Tính toán sơ bộ năng suất 18

2.1.1 Quy trình làm hàng 18

2.1.2 Xác định chu kỳ làm việc của máy nâng 19

2.1.3 Tính năng suất 20

2.1.3.1 Năng suất lý thuyết 20

2.1.3.2 Năng suất kỹ thuật 20

2.1.3.3 Năng suất khai thác 20

2.2 Chế độ làm việc của máy nâng 21

2.2.1 Hệ số sử dụng sức nâng 21

2.2.2 Hệ số sử dụng máy trong năm 21

2.2.3 Hệ số sử dụng trong ngày 21

2.2.4 Cường độ làm việc của cơ cấu: 22

2.2.5 Nhiệt độ môi trường xung quanh và số lần mở máy: 22

2.3 Lựa chọn hệ thống truyền động thuỷ lực 22

2.3.1 Giới thiệu về truyền động thuỷ lực 22

2.3.1.1 Khái niệm 22

2.3.1.2 Ưu nhược điểm của truyền động thuỷ lực 22

2.3.2.1 Sơ đồ thuỷ lực 23

2.3.2.2 Giải thích kí hiệu và chức năng của các phần tử trong sơ đồ thuỷ lực 23 2.3.2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống thuỷ lực 24

CHƯƠNG 3: TÍNH KẾT CẤU THÉP CẦN 25

3.1 Tính toán kết cấu thép cần 25

3.1.1 Giới thiệu kết cấu thép cần 25

3.1.2 Xác định các kích thước động học 25

3.1.2.1 Biểu đồ sức nâng 25

3.1.2.2 Kích thước động học 26

3.1.3 Yêu cầu, lựa chọn vật liệu chế tạo cần 27

3.1.4 Phương pháp tính kết cấu thép 27

3.1.5 Nguyên tắc tính 28

3.1.6 Tổ hợp tính toán 29

3.1.7 Sơ đồ tính cần: 33

3.1.8 Xác định nội lực kết cấu 34

3.1.8.1 Tổ hợp tải trọng IIa: Máy nâng đứng yên (không di chuyển) bắt đầu nâng hạ container với toàn bộ tốc độ khởi động hoặc phanh hãm đột ngột 34

3.1.8.2 Tổ hợp tải trọng IIb: Máy nâng container di chuyển với tốc độ tối đa, thực hiện phanh hãm đột ngột 53

3.1.9 Đặc trưng hình học của mặt cắt cần và nghiệm bền cần 68

3.1.9.1 Cần phụ 68

3.1.9.2 Cần chính 70

3.1.10 Nghiệm lại trọng lượng cần 73

3.2 Tính chọn mối hàn 73

3.2.1 Một số loại loại mối hàn 73

3.2.1.1 Mối hàn góc 73

3.2.1.2 Mối hàn đối đầu 74

3.2.2 Tính toán chiều dài đường hàn cho các mối hàn đắc trưng 74

3.2.2.1 Mối hàn tấm thành và tấm biên cần phụ 75

3.2.2.2 Mối hàn tấm thành và tấm biên cần chính 75

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC CƠ CẤU 76

4.1 Tính toán cơ cấu nâng cần 76

4.1.1 Xác định hành trình của XLTL 76

4.1.2 Xác định lực đẩy của XLTL 76

4.1.3 Tính chọn XLTL 77

4.1.3.1 Đường kính XLTL 77

4.1.3.2 Tính cần (cán) piston 78

4.1.4 Kiểm tra XLTL 79

4.1.4.1 Kiểm tra ổn định của cần piston 79

4.1.4.2 Kiểm tra lực chuyển động 79

4.1.5 Xác định lưu lượng cần thiết để xi lanh nâng làm việc 80

4.1.6 Xác định lưu lượng riêng của bơm 80

4.2 Tính toán cơ cấu co dãn cần 80

4.2.1 Xác định hành trình của XLTL 80

4.2.2 Xác định lực đẩy của XLTL 81

4.2.3 Tính chọn XLTL 81

4.2.3.1 Đường kính XLTL 81

4.2.3.2 Tính cần (cán) piston 83

4.2.4 Kiểm tra XLTL 84

4.2.4.1 Kiểm tra ổn định của cần piston 84

4.2.4.2 Kiểm tra lực chuyển động 85

4.2.5 Xác định lưu lượng cần thiết để xi lanh co dãn làm việc 85

4.2.6 Xác định lưu lượng riêng của bơm 85

4.3 Tính các thiết bị khác trong hệ thống TĐTL 86

4.3.1 Tính chọn bơm thủy lực 86

4.3.1.1 Phân tích lựa chọn loại bơm 86

4.3.1.2 Tính chọn bơm 87

4.3.2 Tính chọn thùng dầu 88

4.3.3 Lựa chọn dầu thủy lực 89

4.3.3.1 Vai trò của dầu thủy lực 89

4.3.3.2 Yêu cầu đối với dầu thủy lực 89

4.3.3.3 Lựa chọn thủy lực 89

4.3.4 Chọn van thủy lực 90

4.3.4.1 Van an toàn 90

4.3.4.2 Van phân phối 91

4.3.4.3 Van một chiều 92

4.3.5 Tính chọn đường ống 92

4.3.5.1 Tính đường kính trong của hệ thống thủy lực 92

4.3.5.2 Tính chiều dày thành ống 93

4.3.6 Cút nối 94

4.3.7 Bầu lọc 95

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96

5.1 Kết quả thu được 96

5.2 Kết luận và kiến nghị 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập, rèn luyện, và nghiên cứu tại trường em đã được cácthầy cô giáo tận tình chỉ dạy Xuất phát điểm từ một học sinh phổ thông khi vàotrường, giờ đây em đã có thể tự thiết kế cho mình một phần của máy móc hiện đại, tiếpxúc các công nghệ mới, soi sáng những kiến thức mà phổ thông chưa hiểu được

Trong quãng thời gian thực tập và làm thiết kế tốt nghiệp, tuy bước đầu còn nhiềukhó khăn song nhờ thực hiện nghiêm túc tiến độ thiết kế tốt nghiệp theo sự hướng dẫn

chỉ bảo tận tình của thầy giáo Ths Bùi Thức Đức em đã hoàn thành đề tài đúng tiến

độ đề ra

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo của trường Đại học Hàng

Hải Việt Nam, đặc biệt các thầy cô của tổ môn máy xếp dỡ và thầy giáo Ths Bùi Thức Đức đã giúp em hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình Em xin chúc các thầy cô

dồi dào sức khỏe, thành công trong công việc và cuộc sống

Hải Phòng, tháng 12/2015

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân dưới sự hướng dẫn

của thầy giáo Ths Bùi Thức Đức Các số liệu trong đề tài có nguồn gốc rõ ràng, phổ

cập, dựa trên các thông số trung thực chính xác Một số khái niệm, công thức dựa trêncác tài liệu phát hành chính thống của bộ môn máy xếp dỡ, và của các nhà xuất bản rõràng Công trình chưa từng được công bố dưới bất kì hình thức nào khác

Hải Phòng, tháng 12/2015

Sinh viên thực hiện

Trần Trọng Hiếu

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

ST

18 Hình 3.9 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II a , cần phụ, mặt phẳng nâng, r min 39

19 Hình 3.10 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II a , cần phụ, mặt phẳng nâng, r tb 41

20 Hình 3.11 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II a , cần phụ, mặt phẳng nâng, r min 4321

22 Hình 3.13 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II a , cần chính, mặt phẳng ngang 47

23 Hình 3.14 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II a , cần chính, mặt phẳng nâng, r min 49

24 Hình 3.15 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II a , cần chính, mặt phẳng nâng, r tb 51

25 Hình 3.16 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II a , cần chính, mặt phẳng nâng, r max 53

28 Hình 3.19 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II b , cần phụ, mặt phẳng nâng, r min 58

29 Hình 3.20 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II b , cần phụ, mặt phẳng nâng, r tb 60

30 Hình 3.21 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II b , cần phụ, mặt phẳng nâng, r max 62

31 Hình 3.22 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II b , cần chính, mặt phẳng nâng, r min 64

32 Hình 3.23 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II b , cần chính, mặt phẳng nâng, r tb 66

33 Hình 3.24 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II b , cần chính, mặt phẳng nâng, r max 68

38 Hình 3.29 Kết cấu mối hàn tấm thành và tấm biên cần phụ. 75

đề cao

Hàng hóa đa dạng về chủng loại, kích thước, phương thức bảo quản…mỗi loại lại

có những yêu cầu riêng Tuy nhiên, thùng container có thể đáp ứng được hầu hết cácloại hàng hóa phổ thông, cho nên ngày nay hàng hóa được vận chuyển qua cáccontainer chiếm đa phần Ngoài ra, vận chuyển hàng hóa bằng container còn có các ưuđiểm khác đối với cả chủ hàng, người vận chuyển, người giao nhận và với xã hội

Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của nền kinh tế thị trường, các loại thiết bịxếp dỡ container ngày càng trở nên phổ biến và hiện đại với nhiều chủng loại chuyên

container kiểu cần (Reach stacker) Do đó, em lựa chọn đề tài tốt nghiệp của mình làthiết kế máy nâng container kiểu cần Q = 41,5 T theo kiểu máy của hãngKONECRANES

2 Mục đích của đề tài thiết kế.

Thiết kế loại máy nâng container chuyên dụng với năng suất làm hàng cao, làmviệc ổn định, hiệu quả, an toàn nhằm đáp ứng được các yêu cầu xếp dỡ hàng hoá ngàycàng hiện đại

3 Phương pháp và phạm vi nghiên cứu.

* Phương pháp:

Dựa trên nền tảng là các học phần được đào tạo tại trường như: sức bền vật liệu,

cơ lý thuyết, cơ kết cấu, nguyên lý – chi tiết máy, vật kiệu kĩ thuật, dung sai và lắpghép, kết cấu thép máy nâng chuyển, máy trục, máy nâng tự hành, công nghệ chế tạo,

… và các tài liệu tham khảo của hãng Konecranes, số liệu thực tế thu được khi thựctập tại cảng Hải Phòng Kết hợp với sử dụng các phần mềm tin học chuyên ngành nhưSap2000 v7.42, AutoCAD 2007 để nâng cao hiệu quả thiết kế

* Phạm vi nghiên cứu:

Trong thiết kế này chủ yếu đi sâu vào tính toán kết cấu thép cần, các cơ cấu:nâng, co dãn cần

4 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.

Đề tài có thể dùng như một tài liệu tham khảo cho việc học tập và nghiên cứu củasinh viên, kỹ sư, cán bộ kỹ thuật Áp dụng trong quá trình thiết kế, chế tạo, khai thác,bảo dưỡng, sửa chữa máy

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung về máy nâng tự hành.

1.1.1 Giới thiệu chung.

Máy nâng tự hành (máy nâng) là danh từ chung để gọi các loại máy nâng vậnchuyển dùng để mang, nâng hạ, di chuyển các loại hàng như hàng khối, hàng rời… từkho bãi, đống vật liệu lên phương tiện vận tải (chủ yếu là xe đầu kéo, xe tải, tàu hỏa)hoặc ngược lại

Máy nâng có tính linh hoạt, cơ động cao nên thường dùng phổ biến trong côngtác nâng hạ, xếp dỡ và vận chuyển hàng hoá ở các kho bãi, tuyến tiền phương, hậuphương ở các cảng sông, cảng biển hoặc trong nội bộ phân xưởng, nhà máy, cơ sở sảnxuất

Khác với cần trục không di chuyển khi mang hàng, máy nâng có thể hoạt động,làm việc, di chuyển khi có mang hàng

Máy nâng đa dạng về chủng loại, kết cấu, phương thức hoạt động nên khi phânloại máy nâng có thể phân loại như sau:

Hình 1.1 Sơ đồ phân loại máy nâng.

1.1.2 Giới thiệu về máy nâng container kiểu cần

Máy nâng container kiểu cần (Reach stacker) là loại máy nâng chuyên dùng đểlàm hàng container hiện đại nhất Loại máy nâng này hiện nay được nhiều quốc qua,nhiều hãng xe trên thế giới chế tạo thành công, hoàn thiện Một số thương hiệu lớnvới chất lượng chế tạo máy nâng đã được khẳng định như Kalmar, Linde, Terex,Hyster, Konecranes…,có thể hình dáng, kết cấu của các hãng khác nhau tuy nhiên nhìnchung về mặt cấu tạo lớn đều có cùng các loại cơ cấu

Các cơ cấu của máy được thiết kế vững vàng, chắc chắn phục vụ cho công nghiệpnặng, chuyên dùng để nâng hạ, vận chuyển container Các thiết bị của máy đặt trênmột khung xe bánh lốp cơ sở, cầu chủ động là cầu sau, trọng tâm xe rất gần mặt đất,cho nên máy có tính ổn định chống lật cao khi làm việc Người điều khiển máy ngồitrong cabin làm việc, ca bin này được bố trí chống rung, cách âm và có tầm nhìn baoquát toàn bộ quá trình làm hàng Ở 1 số máy nâng còn được bố trí điều hòa nhiệt độtrong cabin

Máy có các cơ cấu: nâng hạ cần (Lift and lower), co dãn cần (Protruding), dịchngang khung – dịch chuyển trọng tâm khung (Sideshift), co dãn khung (Positioning),quay khung quanh trục thẳng đứng (Rotation), quay khung quanh trục nằm ngang(Tilt), làm phẳng khung theo phương ngang (Levelling), xoay chốt, di chuyển máy…Các cơ cấu của máy đa phần dẫn động bằng hệ truyền động thủy lực

Với tính ổn định, linh động cao, khả năng xoay trở, tốc độ làm hàng nhanh gọn,

an toàn nên loại máy này có xu hướng ngày càng được ưa chuộng, được sử dụng phổbiến ở các kho bãi, bến cảng, cơ sở làm hàng container ở Việt Nam và trên toàn thếgiới

1.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế.

1.2.1 Các phương án thiết kế.

Về mặt cấu tạo chung, các cơ cấu nâng cần, co dãn cần đều truyền động thủy lực.Các phương án thiết kế đặt ra là:

1.2.1.1 Phương án 1: Dùng xi lanh thủy lực một chiều.

Hình 1.2 Xi lanh thủy lực một chiều.

Với xi lanh thủy lực một chiều, khi nâng cần hoặc khi giãn cần, dầu thủy lựcđược bơm vào khoang dưới, cần piston dịch chuyển lên trên Khi hạ cần hoặc co cần,

tự trọng bản thân của cần và hàng, hoặc cần đẩy cần piston dịch chuyển xuống dưới

*Ưu điểm: Hệ thống thủy lực đơn giản hơn, giảm được chi phí của máy

*Nhược điểm: Cần dao động trong mặt phẳng thẳng đứng kể cả khi mang hàng haykhông mang hàng

1.2.1.2 Phương án 2: Dùng xi lanh thủy lực hai chiều.

Hình 1.3 Xi lanh thủy lực hai chiều.

Với xi lanh thủy lực hai chiều, khi nâng cần hoặc giãn cần, dầu thủy lực đượcbơm vào khoang dưới, cần piston dịch chuyển lên trên Khi hạ cần hoặc co cần, dầuthủy lực được bơm vào khoang trên, cần piston dịch chuyển xuống dưới

*Ưu điểm: Cần không bị dao động trong mặt phẳng thẳng đứng kể cả khi mang hàng hay không mang hàng

*Nhược điểm: Hệ thống thủy lực phức tạp hơn, tăng chi phí của máy

1.2.1.3 Phương án 3: Dùng một xi lanh thủy lực nâng.

Hình 1.4 Máy nâng một xi lanh thủy lực nâng cần.

Với một xi lanh thủy lực nâng, xi lanh được lắp ngay bên dưới cần

*Ưu điểm: Dùng ít xi lanh thủy lực, lắp đặt ít các gối đỡ

*Nhược điểm: Kích thước xi lanh thủy lực lớn, kích thước các gối đỡ lớn, tải tập trung lớn

1.2.1.4 Phương án 4: Dùng hai xi lanh thủy lực nâng.

Hình 1.5 Máy nâng hai xi lanh thủy lực nâng cần.

Với hai xi lanh thủy lực nâng, xi lanh được lắp hai bên cần.

*Ưu điểm: Kích thước xi lanh thủy lực nhỏ, kích thước gối đỡ nhỏ, tải dàn đều cho hai

xi lanh

*Nhược điểm: Dùng nhiều xi lanh thủy lực, lắp đặt nhiều gối đỡ, nếu lắp không cân đối gây ra lệch tải trên mỗi xi lanh

1.2.2 Lựa chọn phương án thiết kế

Máy nâng container kiểu cần ưu việt trong làm hàng container bởi tính ổn định,

cơ động cao, làm hàng nhanh gọn, hiệu quả an toàn cho nên cần phải loại bỏ các daođộng không cần thiết Vậy lựa chọn xi lanh thủy lực hai chiều cho cơ cấu nâng và cơcấu co dãn cần, lắp đặt hai xi lanh thủy lực nâng hai bên cần

1.3 Lựa chọn sơ bộ thông số và kích thước cơ bản của máy nâng

Hình 1.6 Cấu tạo máy nâng container kiểu cần.

1.Xe cơ sở 2.Buồng lái 3.Xi lanh thủy lực nâng cần 4.Khung chụp 5.Chốt xoay 6.Bánh răng quay khung chụp 7.Mô tơ thủy lực quay khung chụp 8 Mô tơ thủy lực cân bằng

khung chụp 9.Cần động (cần phụ) 10.Cần tĩnh (cần chính)

Hình 1.7 Máy mẫu của hãng Konecranes

* Thông số cơ bản của máy nâng container kiểu cần:

- Sức nâng lớn nhất: Q = 41,5 Tấn

- Chiều cao nâng tối đa: Hmax = 14,2 m

- Tầm với tối đa: Rmax = 15 m

- Vận tốc di chuyển khi mang container: Vdch = 18 km/h

- Vận tốc di chuyển không mang container: Vdck = 25 km/h

- Vận tốc nâng khi mang container: Vnc = 0,3 m/s

- Vận tốc nâng không mang container: Vn = 0,5 m/s

- Vận tốc hạ khi mang container: Vhc = 0,35 m/s

- Vận tốc hạ không mang container: Vh = 0,5 m/s

- Vận tốc dịch ngang khung chụp: 0,2 m/s

- Vận tốc co giãn khung chụp: 0,2 m/s

- Vận tốc co giãn cần: 0,2 m/s

- Tự trọng của máy: G = 68,5 tấn

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHUNG 2.1 Tính toán sơ bộ năng suất.

2.1.1 Quy trình làm hàng.

* Khi máy chưa mang container:

- Tiến máy tới gần đến container

- Bắt đầu hạ khung chụp xuống gần sát mặt container

- Làm phẳng khung chụp song song với mặt container

- Hạ tiếp khung chụp sao cho 4 chốt trên khung vừa vặn trong 4 lỗ trên container,khóa chốt

- Nâng một cách từ từ container lên vị trí cách mặt đất khoảng 0,3 – 0,4 (m)

- Điều khiển máy nâng tới vị trí dỡ container (lên xe đầu kéo, tàu hỏa hoặc nền…)

* Khi máy mang container tới vị trí dỡ container:

- Nâng container tới độ cao cần thiết để đặt lên (xe đầu kéo, tàu hỏa, …)

- Hạ một cách từ từ sao cho container vừa vặn lên vị trí yêu cầu, khéo léo lựa chochốt trên phương tiện vận tải ăn khớp với lỗ trên container

- Mở khóa chốt, lùi máy lại kết thúc quá trình dỡ container

Hình 2.1 Quy trình làm hàng

2.1.2 Xác định chu kỳ làm việc của máy nâng.

Chu kỳ làm việc của máy nâng là khoảng thời gian thao tác của máy để thực hiệnxếp dỡ và vận chuyển một container

Chu kỳ làm hàng của máy nâng được tính theo công thức sau: Tck = 



11 1

i ti

Với:

- t1 : Khoảng thời gian nâng cần lên độ cao cần thiết, đưa chốt của khung chụp vào

lỗ của container và nâng lên độ cao cơ sở, t1 = 20 s

- t2 : Khoảng thời gian quay đầu máy nâng để đến vị trí dỡ container, t2 = 30 s

- t3 : Khoảng thời gian di chuyển máy nâng khi mang container: t3 = h

dc

V L

L: Quãng đường từ vị trí lấy container đến vị trí dỡ container, L = 50 m

Vh

dc - Vận tốc di chuyển máy nâng khi mang container, Vh

dc = 5 m/s � t3 = 50 : 5 = 10 s

- t4 : Khoảng thời gian dãn cần đến tầm với phù hợp cho việc dỡ container, t4 = 10 s

- t5 : Khoảng thời gian nâng tới độ cao cần thiết để dỡ container: t5 = h

n

V H

H : Chiều cao nâng container, H = 15,6 m

Vnh : Vận tốc nâng khi mang container , Vnh = 0,25 m/s

� t5 = 15,6 : 0,3 = 52 s

- t6 : Khoảng thời gian hạ container xuống nền hay xe đầu kéo: t6 = h

h

V H

Vh : Vận tốc hạ hàng, Vh = 0,35 m/s

� t6 = 16,6 : 0,35 = 44,57 s

- t7 : Khoảng thời gian chờ container ổn định trên xe đầu kéo hoặc nền, t7 = 10s

- t8 : Khoảng thời gian xoay chốt, nâng khung chụp khỏi container, t8 = 15 s

- t9 : Khoảng thời gian quay đầu máy nâng đến vị trí lấy container, t9 = 30 s

- t10 : Khoảng thời gian đưa máy nâng không mang container về vị trí lấy container

6,94 = 7,2 s

- t11 : Khoảng thời gian làm kín các khe hở trong hệ tay đòn điều khiển, t11= 10 s Vậy chu kỳ làm hàng của máy nâng là: Tck = 228,77 s

2.1.3 Tính năng suất.

2.1.3.1 Năng suất lý thuyết.

Năng suất lý thuyết là khối lượng container mà máy xếp được theo lý thuyếttrong một đơn vị thời gian

Plt =

T

Q

.3600

Với :

Q: Sức nâng tối đa, Q = 41,5 (T)

T: Khoảng thời gian thực hiện một chu kỳ nâng hạ container, T = 228,77 s

� Plt = 3600.41,5228,77 = 653,06 T/h

2.1.3.2 Năng suất kỹ thuật.

Năng suất kỹ thuật là năng suất tương ứng với điều kiện làm việc cụ thể của máytrong điều kiện làm việc cụ thể

2.1.3.3 Năng suất khai thác.

Năng suất khai thác là năng suất thực tế trong một ca làm việc, trong đó đã tínhđến tất cả những sự gián đoạn do tổ chức sản suất và hư hỏng bất thường xảy ra khimáy làm việc

2.2 Chế độ làm việc của máy nâng.

Chế độ làm việc của máy nâng là một thông số cơ bản rất quan trọng của máy, đểxét xem cường độ làm việc của máy là nặng, trung bình hay nhẹ Ở mỗi quốc gia, khuvực lại phải có tiêu chuẩn riêng Máy nâng làm việc tại nước ta tuân theo TCVN 4244– 2005, là tiêu chuẩn mới nhất và thay thế cho các tiêu chuẩn cũ Theo tiêu chuẩn này,chế độ làm việc của máy nâng lấy theo chế độ làm việc của cơ cấu nâng là cơ cấu làmviệc nặng nhọc nhất Các thông số để xác định chế độ làm việc bao gồm:

Qdm: Sức nâng tối đa (định mức) của máy, Qdm = 41,5 T

� kQ = 30 : 41,5 = 0,72

2.2.2 Hệ số sử dụng máy trong năm.

Công thức tính hệ số sử dụng máy trong năm: Kn = nlv : 365

2.2.4 Cường độ làm việc của cơ cấu:

Công thức tính cường độ làm việc của cơ cấu: CĐ% =

T

ti

Với:

 ti : Khoảng thời gian làm việc của cơ cấu trong một chu kỳ,  ti = 56 s

T : Khoảng thời gian của một chu kỳ xếp dỡ container, T =230,95 s

� CĐ% = 228,7756 100% = 24,48 %

2.2.5 Nhiệt độ môi trường xung quanh và số lần mở máy:

Nhiệt độ môi trường xung quanh: t0 = 300 C

Số lần mở máy: n = 100 lần

Tra bảng 0.9 [3], máy làm việc ở chế độ trung bình ứng với TCVN 4244 – 2005:máy nâng làm việc chế độ A5 Cơ cấu nâng làm việc chế độ M5

2.3 Lựa chọn hệ thống truyền động thuỷ lực.

2.3.1 Giới thiệu về truyền động thuỷ lực.

2.3.1.1 Khái niệm.

Truyền động thuỷ lực là truyền động mà cơ năng từ mô tơ thủy lực tới thiết bịcông tác nhờ các cơ cấu thủy lực, có thể biến đổi vận tốc, lực, mômen và biến đổi dạnghay quy luật chuyển động

Phân loại theo nguyên lý làm việc, truyền động thuỷ lực chia thành hai loại làtruyền động thuỷ tĩnh và truyền động thuỷ động Trên máy nâng container kiểu cần sửdụng truyền động thuỷ tĩnh: việc truyền cơ năng giữa các bộ phận làm việc của máychủ yếu thông qua áp năng của dầu thủy lực

2.3.1.2 Ưu nhược điểm của truyền động thuỷ lực.

* Ưu điểm

- Kết cấu gọn nhẹ, truyền được công suất cao, truyền động êm ái gần như không gây ra

ồn, giảm tải trọng động gây ra khi làm việc

- Thực hiện đảo chiều dễ dàng

- Dễ dàng điều chỉnh vô cấp, và ứng dụng tự động điều chỉnh

- Có thể đề phòng sự cố khi quá tải mà không làm ảnh hưởng đến các thiết bị của hệthống

A B

P T A P T A B P

T A

B P

T A B P

T A B

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thủy lực máy nâng container kiểu cần.

2.3.2.2 Giải thích kí hiệu và chức năng của các phần tử trong sơ đồ thuỷ lực.

1: Thùng dầu

2: Bơm

3: Van an toàn

4: Van tiết lưu

5: Cụm tiết lưu van 1 chiều

6: Xy lanh xoay chốt

7: Xy lanh dịch chuyển trọng tâm

8: Xy lanh dịch cân bằng khung

9: Xy lanh co giãn cần

10: moto thủy lực giãn khung

11: Xy lanh xoay khung

2.3.2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống thuỷ lực.

Dầu thủy lực từ thùng dầu 1 qua đường ống hút vào bơm thủy lực (bơm thủy lực

ở đây là bơm rôto hướng trục) Dầu cao áp từ bơm qua đường ống cao áp tới bộ phânphối 5, điền đầy sẵn ở các cửa nằm trên của phần vỏ của hộp phân phối Bộ phân phốithủy lực có 5 đơn nguyên điều khiển: Đơn nguyên điều khiển phân phối chất lỏng cho

cơ cấu xoay chốt, đơn nguyên điều khiển phân phối chất lỏng cho cơ cấu co giãnkhung, đơn nguyên điều khiển phân phối chất lỏng cho cơ cấu cân bằng trọng tâmkhung, đơn nguyên điều khiển phân phối chất lỏng cho cơ cấu co dãn cần, đơn nguyênđiều khiển phân phối chất lỏng cho cơ cấu nâng cần Người điều khiển tiến hành điềukhiển các tay gạt để đưa dầu cao áp đến cung cấp cho các xylanh thủy lực hoạt động.Chất lỏng trong khoang kia của xylanh thủy lực sau khi đã làm việc xong ở chu kỳtrước sẽ theo đường ống dẫn về bộ phân phối thủy lực Qua bộ phân phối thủy lựctheo đường ống thấp áp về thùng dầu

CHƯƠNG 3: TÍNH KẾT CẤU THÉP CẦN 3.1 Tính toán kết cấu thép cần.

3.1.1 Giới thiệu kết cấu thép cần.

Kết cấu thép cần dạng dầm hộp 2 thành được hàn từ thép tấm, chiều dài đườnghàn vừa đủ, đảm bảo cần có sức bền chịu nén, tính chống uốn, tính chống xoắn tốt Cần được cấu tạo bởi 2 đoạn cần: cần chính và cần phụ, cần chính lồng ra ngoàicần phụ Cần co giãn được là bởi 1 phần cần phụ trượt tịnh tiến bên trong cần chínhtrên bề mặt các tấm trượt gắn ở đầu cần chính và cuối cần phụ, chuyển động tịnh tiếnnày thực hiện bởi 1 xi lanh thủy lực 2 chiều đặt trong lòng cần Cơ cấu nâng cần thựchiện bởi 2 xi lanh thủy lực 2 chiều đặt 2 bên cần

Khi máy nâng có tầm với lớn nhất (cần phụ được kéo dài hết cỡ) thì cần ở trạngthái nguy hiểm nhất

3.1.2 Xác định các kích thước động học.

3.1.2.1 Biểu đồ sức nâng.

27 27

27 14 14 27

36 41,5 41,5 41,5 41,5

Hình 3.1 Biểu đồ sức nâng

3.1.2.2 Kích thước động học.

*Khi làm hàng, gọi góc  là góc nghiêng của cần so với phương nằm ngang Lấy góc

 theo máy mẫu của hãng Konecranes:

 : Góc nghiêng cần ở tầm với lớn nhất, min = 100

*Kết cấu mặt cắt ngang của cần chính:

3.1.3 Yêu cầu, lựa chọn vật liệu chế tạo cần.

Xuất phát từ kết cấu cần chính lồng ngoài cần phụ, phần cần phụ trượt tịnh tiếnbên trong lòng cần chính trên bề mặt các tấm trượt gắn ở đầu cần chính và cuối cầnphụ nên khi làm việc, bề mặt ngoài của cần phụ và bề mặt trong của cần chính thườngxuyên tiếp xúc với nhau làm ăn mòn và rung động, tăng tải trọng động tác dụng lêncần Các đoạn cần được hàn bằng các thép tấm thành dạng dầm hộp Vậy vật liệu chếtạo cần phải đáp ứng được các yêu cầu:

- Độ bền, độ dẻo, tính hàn cao

- Chịu ma sát mài mòn

- Chịu được ăn mòn bởi môi trường không khí

- Có giới hạn chảy tương đối cao

Hiện nay vật liệu chế tạo kết cấu thép cần của máy nâng container có thể dùng

thép CT5 có σc = 250 - 260 N/mm2 hoặc dùng thép 10XCHД có σc= 550 N/mm2 Thép

CT5 là loại thép cacbon chất lượng thường, chủ dùng để chế tạo các kết cấu khung giàn trong xây dựng, có giá thành rẻ Thép 10XCHД là loại thép do Nga nấu luyện có

cơ tính vượt trội hoàn toàn so với thép CT5 mà giá thành không hơn quá nhiều, có thể

giảm về kích thước của cần, máy có thể linh hoạt hơn

Ưu tiên tính cơ động, chất lượng cao của máy nâng kiểu cần, lựa chọn vật liệu

chế tạo cần là thép 10XCHД Thành phần của thép gồm: 0,1% Cacbon , 0,8 - 1,5 %

Crôm, 0,8 - 1,5 % Silic, 0,8 - 1,5 % Niken, 0,8 - 1,5 % Đồng) đáp ứng đủ các yêu cầucần thiết Lấy [σ] = 0,6 σc= 0,6 550 = 330 N/mm2

Trạng thái giới hạn là trạng thái mà kết cấu không thỏa mãn các điều kiện khaithác theo quy định như không đủ khả năng chịu lực hoặc biến dạng quá mức Tínhtheo phương pháp này nhằm đảm bảo cho kết cấu không tiến tới trạng thái tới hạntrong suốt quá trình làm việc Kết quả tính của phương pháp này khá chính xác, tiếtkiệm, nâng cao chất lượng thiết kế và hạ giá thành sản phẩm Tuy vậy, đối với yêu cầucủa một số kết cấu, tính theo trạng thái tới hạn đôi khi đưa đến những biến đổi tươngđối lớn, ít dùng khi tính cấu kiện chịu ứng suất biến đổi

Tính theo xác suất hư hỏng dựa trên xác suất hư hỏng của kết cấu Phương phápnày cho phép tính tuổi thọ, độ tin cậy và khả năng làm việc của kết cấu, tuy nhiên chưađược sử dụng rộng rãi Vì cậy kết cấu thép cần chủ yếu được tính theo trạng thái giớihạn và ứng suất cho phép

Kết luận: Trong 3 phương pháp trên, phương pháp tính theo ứng suất cho phéptuy có độ chính xác chưa cao nhưng đảm bảo cho kết cấu làm việc an toàn Phươngpháp này đã phát triển khá hoàn chỉnh, có thể sử dụng khi chưa có số liệu thống kê đầy

đủ tải trọng tác dụng lên cơ cấu và

3.1.5 Nguyên tắc tính.

Kết cấu thép cần được tính theo sơ đồ hệ dầm ghép nên:

- Tải trọng tác dụng lên cần chính sẽ không ảnh hưởng tới cần phụ

- Tải trọng tác dụng lên cần phụ tác động đến cần chính qua phản lực gối đỡ

- Chia cần thành 2 dầm độc lập, với 2 sơ đồ tính riêng rẽ và chịu các tải trọng tươngứng bởi trường hợp nguy hiểm nhất của cần là khi cần kéo dài tối đa

- Tính cho cần phụ trước, cần chính sau

Các tổ hợp tải trọng tương ứng với điều kiện làm việc của máy nâng như sau:

- Tổ hợp IIa: Máy nâng đứng yên bắt đầu khởi động nâng container hoặc phanh hãmđột ngột

- Tổ hợp IIb: Máy nâng mang container bắt đầu di chuyển hoặc phanh hãm độ ngột

- Tổ hợp III: Máy nâng mang container, đứng yên, tiến hành điều chỉnh khung nângnhư dịch ngang khung hoặc co giãn khung, quay khung

* Để tính độ bền tĩnh của kết cấu, dùng tổ hợp IIa, IIb để tính toán

- Chọn sơ bộ tự trọng của cần: Gc = 9 T

- Chọn sơ bộ tự trọng của cơ cấu quay: Gq= 2 T

- Trọng lượng tối đa cho phép của container: Q = 41,5 T

- Hệ số động khi nâng container: h = 1,1 do tốc độ nâng của xilanh thủy lực nâng cần

là rất nhỏ

- Hệ số va đập khi di chuyển: KT = 1,2

* Trọng lượng container và thiết bị mang container:

Thiết bị mang container bao gồm khung chụp và cơ cấu quay:

Q0 = Q + Gk +Gq

Với:

Q0: Trọng lượng của container và thiết bị mang container

Q : Trọng lượng của container

* Trọng lượng container và thiết bị mang container có kể đến hệ số va đập:

- k: Hệ số tính đến độ kín khít của kết cấu, đối với cần hộp k = 1

- F: Diện tích chắn gió của cần

Theo phương song song với nền : Fn= L h

Theo phương thẳng đứng : Fd= L B sin

Với:

L : Chiều dài của cần, L = 15,2 m

B : Chiều rộng của cần, B = 0,88 m

h : Chiều cao của cần, h = 0,98 m

: Góc nghiêng của cần so với phương ngang

- q0: Áp suất gió ở độ cao 10m so với nền, q0 = 160 (N/m2)

- n: hệ số quá tải, tính theo phương pháp ứng suất cho phép n =1

-: Hệ số tính đến thành phần động của tải trọng gió,  = 1,6

- kđ: Hệ số tính đến sự tăng áp suất động của gió theo chiều cao, với h =10-20 (m) thì

B Công thức xác định cường độ tải trọng gió tác dụng lên container :

Theo phương ngang: Fh = 13 m2

- Tải trọng gió tác động theo phương thẳng đứng:

*Tải trọng quán tính tác dụng lên đầu cần do container, thiết bị mang container và

mỏ cần xuất hiện khi máy nâng đang di chuyển phanh hãm đột ngột:

v: Vận tốc di chuyển khi máy mang container, v = 18 ( km/h ) = 5 ( m/s )

t: Thời gian khởi động hay hãm cơ cấu, t = 5 s

* Tải trọng quán tính do sức nặng của cần (G) khi máy nâng khởi động, phanhhãm đột ngột:

D Công thức xác định mômen uốn đầu cần theo phương dọc cần:

Các tải trọng được đặt lên đầu cần qua mỏ cần, khi dịch các lực này về đầu cần thì xuất hiện một mômen do các tải đặt lên mỏ cần tác dụng lên đầu cần Giả sử trọng tâm mỏ cần đặt tại đầu mỏ

Md = Q0 L1 cos + (Pgh + Pqth ) L2 sin

Với:

Q0 : Trọng lượng hàng và thiết bị mang hàng

L1 : Chiều dài của mỏ cần, L1 = 0,85 m

L2 : Khoảng cách từ trọng tâm hàng đến đầu cần, L2 = 2,2 m

Pgh : Tải trọng gió tác dụng lên hàng, Pgh = 15,97 kN

Gcp = 4 T = 40 kN � qcp

408,6

3.1.7 Sơ đồ tính cần:

8,6m 8,6m

: Góc nghiêng của cần so với phương nằm ngang

 : Góc hợp bởi cần và xi lanh nâng cần

3.1.8.1 Tổ hợp tải trọng IIa: Máy nâng đứng yên (không di chuyển) bắt đầu nâng

hạ container với toàn bộ tốc độ khởi động hoặc phanh hãm đột ngột.

A Cần phụ.

*Xét trong mặt phẳng nâng:

Sơ đồ tính:

- Pgh : Tải gió tác động lên hàng theo phương dọc cần , Pgh = 15,97 kN

- Q0 : Trọng lượng hàng và thiết bị mang hàng

- Md : Mômen uốn đầu cần

Tải tác động lên cần phụ chỉ có tải gió và mô men xoắn đầu cần:

- Tải gió tác động lên cần phụ trong mặt phẳng ngang: qg = 0,35 kN/m

- Tải gió tác động lên container theo phương ngang: Pgh = 5,19 kN

- Mômen xoắn đầu cần : Mx = Pgh L = 5,19.2,2 = 11,418 kNm

Hình 3.8 Sơ đồ tính của cần chính tổ hợp II a , mặt phẳng ngang

Trong mặt phẳng ngang, cần chính được coi như một thanh ngàm cứng một đầu ởhai gối tựa cần

Tải tác động lên cần chính bao gồm:

- Tải gió tác động trong mặt phẳng ngang: qg = 0,35 kN/m

- Phản lực truyền từ cần phụ: Rc = 7,5 kN

- Mômen xoắn truyền từ cần phụ: Mx = 11,418 kNm

- Mômen uốn truyền từ cần phụ: Mu = 41,88 kNm

2a, can phu, r min

momen uon phan luc goi do

Hình 3.9 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II a , cần phụ, mặt phẳng nâng, r min

SAP2000 v7.42 File: 2A, CAN PHU, R MIN KN-m Units PAGE 1

10/30/15 5:21:55

CtrlSoft

L O A D C O M B I N A T I O N M U L T I P L I E R S

COMBO TYPE CASE FACTOR TYPE TITLE

TOHOP ADD 2a, can phu, R min

QGC 1.0000 STATIC(DEAD)

QCP 1.0000 STATIC(DEAD)

7 TOHOP 0.0586 0.0000 -0.0338 0.0000 0.0141 0.0000

SAP2000 v7.42 File: 2A, CAN PHU, R MIN KN-m Units PAGE 3

6 TOHOP -18.5506 0.0000 -2188.7277 0.0000 0.0000 0.0000

SAP2000 v7.42 File: 2A, CAN PHU, R MIN KN-m Units PAGE 4

luc doc luc cat

Hình 3.10 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II a , cần phụ, mặt phẳng nâng, r tb

SAP2000 v7.42 File: 2A CAN PHU RTB KN-m Units PAGE 1

10/30/15 6:18:21

CtrlSoft

L O A D C O M B I N A T I O N M U L T I P L I E R S

COMBO TYPE CASE FACTOR TYPE TITLE

TOHOP ADD 2a can phu r tb

7 TOHOP 0.0472 0.0000 -0.0506 0.0000 0.0145 0.0000

SAP2000 v7.42 File: 2A CAN PHU RTB KN-m Units PAGE 3

6 TOHOP -18.0332 0.0000 -1543.3814 0.0000 0.0000 0.0000

SAP2000 v7.42 File: 2A CAN PHU RTB KN-m Units PAGE 4

1.0E+00 1068.24 1120.52 0.00 0.00 0.00 -1116.18 2.00 1071.22 1124.07 0.00 0.00 0.00 -2235.91

4 TOHOP

0.00 -294.38 -341.73 0.00 0.00 0.00 -2235.91 3.30 -284.49 -329.96 0.00 0.00 0.00 -1127.40 6.60 -274.61 -318.19 0.00 0.00 0.00 -57.75

2a, can phu, r max

luc doc

luc cat

momen uon

phan luc goi do

Hình 3.11 Biểu đồ chạy Sap2000 tổ hợp II a , cần phụ, mặt phẳng nâng, r min

SAP2000 v7.42 File: 2A CAN PHU R MAX KN-m Units PAGE 1

10/30/15 6:40:36

CtrlSoft

L O A D C O M B I N A T I O N M U L T I P L I E R S

COMBO TYPE CASE FACTOR TYPE TITLE

TOHOP ADD 2a can phu r max