Nghiên cứu thiết kế cần trục tháp (kèm bản vẽ)

Do tính chất làm của cần trục tháp là luôn đổi địa điểm nên chúng đợc thiết kế sao cho dễ tháo dỡ, lắp dựng và vận chuyển hoặc có khả năng tự dựng bằng cácthiết bị cơ khí hay thuỷ lực và

Lời nói đầu

Với mục tiêu đề ra của đảng và nhà nớc ta là đến năm 2020 đa nớc ta chở thànhmột nớc công nghiệp.Do vậy vấn đề ra là phải xây dựng cơ sở hạ tầng sao cho phùhợp với tình hình phát triển chung của đất nớc Nên trongnhững năm vừa qua cùngvới sự phát triển của các công trình xây dựng giao thông và các công trình xâydựng dân dụng Thì trang thiết bị máy móc cũng đợc nhập vào nớc ta một cách cóthể nói là ồ ạt khó có thể kiểm soát đợc.Nhng chỉ với một số ít là ở dạng mới còn

đa số là dới dạng máy cũ đã qua sử dụng hoặc đã nỗi thời nên chất lợng của chúngtrong khai thác cha cao trong khi đó giá thành của các loại máy này lại quá đắt sovới chất lợng của chúng mà có nhiều loại máy có khả năng chế tạo trong nớc vớichất lợng không thua kém máy móc nhập ngoại nhng giá thành giẻ hơn.Nh : Cầutrục ,cổng trục, trạm trộn bê tông nhựa nóng ,trạm trộn bê tông xi măng, máy lu vàmáy ép cọc bấc thấm Nhng trong số đó các loại máy phục trong xây dựng nhàdân dụng và nhà công nghiệp là còn ít Nên dới sự hớng dẫn của thầy Trần QuangQuý và các thầy giao trong bộ môn Máy Xây Dựng để nghiên cứu chế tạo Cần TrụcTháp có tải trọng nâng 8tấn,tầm với 60m,chiều cao nâng 80m để phục vụ trong xâydựng

Đến nay đề tài đã hoàn thành song vì thời gian và trình độ còn có những hạnchế nên không thể tránh khỏi những sai sót mong các Thầy cô trong bộ môn góp ýchỉ bao thêm

Lời cảm ơn.

Trong quá trình học tập và rèn luyện và học tập tại trờng em đã nhận đợc sựdậy dỗ của các thầy giáo, các cô giáo đã giúp em có đủ những kiến thức để bớc đầuvững bớc trong con đờng sự nghiệp sau này.Trong khi hoàn thành nốt nhiệm vụ cuốicùng của một ngời sinh viên đó là Đồ án tốt nghiệp với sự giúp đỡ rất tận tình củacác thầy cô giáo trong bộ môn Máy Xây Dựng,đặc biệt là các thầy giáo:

TS.Trần Quang Quý

KS.Nguyễn Thoại Anh

Do thời gian hạn chế cũng nh trình độ còn hạn chế nhiều cho nên đề tài tuy

đã hoàn thành nhng không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy mong nhận đợc sựgóp ý, phê bình của các thầy cô để em có đợc những kiến thức chuyên môn tốt hơn

Em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo , các bạn cùng lớp đã giúp đỡ

em trong những năm học vừa qua và một lần nữa em xin chân thành cảm ơn cácthầy cô giáo trong tổ môn Máy Xây Dựng

Hà nội: 5/2002

Sinh viên thực hiện

Vũ Anh Bắc

Phần I: Gới thiệu chung về cần trục tháp.

I-:Những vấn đề chung về chế tạo và sử dụng cần trục tháp

Trong công tác xếp dỡ nói chung và trong nghành xây dựng thì cần trục tháp

đợc sử dụng phổ biến Nh dùng xếp dỡ hàng ở cảng sông ,cảng biển ,trong các bếnbãi, nhà kho,nhà máy và trên các công trình xây dựng nhà cao tầng Cần trục tháp đ-

ợc dùng để giảm sức lao động và trong những công việc mà những loại cần

trục,ph-ơng tiện xếp dỡ khác kông phù hợp hoặc không làm đợc.Đó là là do những đặc

điểm cấu tạo riêng của loại cần trục này

Cần trục tháp là loại cần trục có một thân tháp thơng cao từ 30-80m hoặccao tới 100m ,phía trên gần đỉnh tháp có gắn một cần dài từ 12-60m đôi khi đến70m bằng chốt bản lề Một đầu cần còn lại đợc treo bằng thanh kéo đi qua đỉnh tháp.Kết cấu chung của cần trục tháp gồm hai phần:

Phần quay và phần không quay trên phần không quay có bố trí các cơ cấucông tác nh :Tời nâng hạ vật tời nâng cần tời kéo xe con,cơ cấu quay ,đối trọng ,trang thiết bị điện và các thiết bị an toàn

Phần không quay có thể đợc liên kết cố định trên nền hoặc có thể di chuyểntrên đơng ray nhờ cấu di chuyển Tất cả các cơ câu của cần trục đợc làm việc bởicác thiết bị điều đặt ở trong ca bin treo ở trên cao gần đỉnh tháp

Cần trục tháp thơng đợc chế tạo có sức nâng từ 1 đến 12 tấn mô men tải đạt

đến 350 tm do chiều cao nâng lớn nên tốc độ nâng nằm trong khoảng 0,32-2m/s và

có thể thay đổi tốc độ có cấp hoặc vô cấp tốc độ nâng hạ vật để điều chỉnh hầng <0.08m/s.Tốc độ quay

khoảng 0,3-1 v/ph.thời gian thay đổi tầm với khoảng 25 đến 100s.tốc độ dichuyển xe con khoảng 0,2-1m/s,di chuyển cần trục 0,2-0,63m/s

Do có chiều cao nâng và tầm với lớn ,khoảng không gian phục vụ rộng nhờcác chuyển động nâng hạ vật,thay đổi tầm với ,quay toàn vòng và dịch chuyển toàn

bộ máy mà bộ máy sử dụng trong xây lắp các công trình xây dựng dân dụng,xây

dựng công nghiệp hoặc dùng để bốc dỡ,vận chuyển hàng hoá ,cấu kiện , vật liệutrên các kho bãi.

Tuy nhiên do kết cấu phức tạp,tháp cao và nặng tốn kém trong việc tháo dỡ

và lắp dựng ,di chuyển,chuẩn bị mặt bằng Nên chỉ dùng cần trục tháp ở những nơi

có khối lợng xây lắp tơng đối lớn ,thời gian phục vụ cho công việc trong mộtkhoảng thời gian dài ,hoặc khi sử dụng những loại cần trục tự hành không kinh tếhoặc không có khả năng đáp ứng yêu cầu của công việc

Do tính chất làm của cần trục tháp là luôn đổi địa điểm nên chúng đợc thiết

kế sao cho dễ tháo dỡ, lắp dựng và vận chuyển hoặc có khả năng tự dựng bằng cácthiết bị cơ khí hay thuỷ lực vàđợc di chuyển trên đờng dớidạng tổ hợp toàn máy.Điều này cho phép giảm chi phí và thời gian lắp dựng cần trục

Tuỳ theo tính chất của công việc mà chế tạo ra những loại cần trục tháp cócấu tạo khác nhau,nh cần trục tháp di chuyển trên ray phục vụ trong các khobãi,trong các nhà máy, ở những vị trị có không gian rộng.còn trên các công trờngxây dựng nhà dân dụng và nhà công nghiệp thờng dùng loại cần trục tháp cố địnhtrên nền

Đối với những cần trục tháp có công dụng chung dùng trong xây dựng dândụng và một phàn dùng xây dựng công nghiệp.Loại này có mô men tải từ 4đến160tm có sức nâng từ 0,4 đến 8 tấn chiều cao nâng từ 12 đến 100m tầm với từ 10

Theo phơng pháp lắp đạt tại hiện trờngcó thể chia ra:cần trục tháp di chuyểntrên ray,cần trục tháp cố định và cần trục tháp tự nâng.cần trục tháp đặt cố định

định cần trục tháp tự nâg có thể nằm ngoài hoặc trong công trình,tháp đợc tự nốidài để tăng độ cao nâng theo sự phát triển chiều cao của công trình ,khi thap có độcao lớn,nó đợc neo với công trình để tăng độ ổn định của cần trục và tăng khả năngchịu lực ngang.Với cần trục tháp tự nâng đặt trên công trĩnh xây dựng, hi làm việc

nó tự nâng toàn bộ cần trục theo chiều cao công trình và toàn bộ tải trọng đợctruyền xuống công trình (cần trục neo tờng)

Theo đặc điểm làm việc của cần trục có cần trục loại tháp quay và loại thápkhông quay, ở loại tháp quay, toàn bộ tháp và cơ cấu đợc đặt trên bàn quay Bànquay tựa tren các thiết bị tựa quay đặt tren khung di chuyển ở loại tháp khôngquay, phần quay đặt trên đầu tháp khi quay thì chỉ có cần, đỉnh tháp, đối trọng vàcác cơ cấu đặt trên đó quay

Theo phơng pháp thay đổi tầm với chia ra: loại cần trục tháp thay đổi tầmvới bằng cách thay đổi góc nghiêng của cần và loại cần trục tháp thay đổi tầm vớibằngcách di chuyển xe con trên ray của cần Loại cần trục tháp thay đổi tầm vớibằng cách di chuyển xe con có kết cấu nặng hơn loại cần trục thay đổi tầm với bằngthay đổi góc nghiêng của cần nhng có độ cao nâng và tốc độ dịch ngang của vậtnâng là ổn định

** Việc tính toán chế tạo cần trục tháp cần xét tới những vấn đề sau:

- Căn cứ vào tải trọng nâng, tâm với, chế độ làm việc, địa điểm, không gianlàm việc và đặc điểm của công việc

-Tính đến tính kinh tế chi phí chế tạo cần trục

- Căn cứ vào công nghệ chế tạo hiện có

-Vấn đề an toàn trong quá trình sử dụng

Với tải trọng nâng nhỏ, tầm với nhỏ khi thiết kế chọn kiểu cần trục thápthay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần Với tải trọng nâng lớn, tầm với lớn khithiết kế chọn kiểu cần trục tháp thay đổi tầm với cách di chuyển xe con

Việc chọn cần trục cố định hay di chuyển trên ray cần dựa trên nhỡng điềukiện mức độ ổn định của cần trục đồng thời có tính đến không gian phục vụ côngviệc khi cần xếp dỡ hàng trong bán kính rộng mà tầm với không lớn nên dùng loại

di chuyển trên ray vì bán kính làm việc rộng, chiều cao nâng của những loại cântrục này không lớn,tải trọng nâng thờng nhỏ do vậy mà các tải trọng do gió gây ra

và các tải trọng quán tính khi phanh hãm cần trục, phanh hãm xe con là không lớn

Khi mà tải trọng nâng, chiều cao nâng lớn và tầm với lớn thì thiết kế loạicần trục cố định với nền có độ ổn định lớn hơn là dùng di chuyển trên ray

Hình thức kết cấu của cần trục tháp phải chọn sao cho đơn giản nhẹ nhàng

dễ chế tạo Do là chiều cao nâng và tầm với lớn nên kết cấu thép của cần, của cộttháp nên chọn dạng mắt lới để giảm diện tích chịu gió, trọng lợng bản thân của kếtcấu nhẹ hơn kết cấu dạng hộp kín

II- Các thông số kỹ thuật của cần trục tháp kiểu tháp không quay của đồ án thiết kế, sau khi tính toán có đ ợc kết quả sau

Tải trọng nâng lớn nhất 8tấn

Chiều cao nâng móc 80m

Tầm với lớn nhất 60m

Mô men tải lớn nhất 108tm

Tổng công suất của các động cơ điện 53.5 kw

Trọng lợng toàn bộ cần trục 44.5 tấn

*Trọng lợng của các tổng thành chính:

Cần lắp toàn bộ : 5.5 tấn Tháp lắp toàn bộ: 29,2tấn

Ca bin : 0.635tấn

Thiết bị quay: 3500kg

+ Hép gi¶m tèc: kiÓu II2- 500

+ Hai cÊp b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng

B B

+Mặt cắt của cần là dạng tam giác nhng xe con di chuyển trên hai thépvuông của cần.

+Cần trục tháp tự nâng bằng thiết bị Thuỷ Lực

Phơng án 3.(hình 3)

+Cần trục tháp kiểu quay trên Nhng cần trục cố định trên nền thông qua bệ

đỡ tựa trên các gối cố định trên khối bê tông và cũng tự nâng bằng thuỷ lực

+Xe con di chuyển hai thanh biên dới của cần

1.2.So sánh các phơng án

Trong ba phơng án trên thì ta chọn phơng án 2 vì:

+Trong hai phơng án tự nâng bằng thuỷ lực và bằng tời nâng thì chọn phơng

án tự nâng bằng xi lanh thuỷ lực, do những u đểm của thiết bị thuỷ lực là làm việc

an toàn, ổn định, tạo ra lực nâng lớn, kết cấu gọn nhẹ và thao tác trong quá trình lắ

dựng đơn giản hơn

+Trong phơng án 1 mặt các ngang của cần thì thanh biên dới làm bằng thépchữ I cho xe con di chuyển sẽ không phù hợp khi mà tải trọng và tầm với lớn khi đókhối lợng của cần tăng lên so với mặt cắt ngang dạng tam giác với hai thanh biên d-

ới thép ống vuông làm đờng ray cho xe con di chuyển

+Cần trục tháp thiết kế có độ cao và tầm với lớn nên cần có độ ổnđịnh caotrong quá trìng làm việc nên xét về độ định thì phơng án cần trục đặt cố định cóchân gắn trong khối bê tông đổ trong nền thì có độ ổn định hơn phơng án cố địnhtrên bệ đỡ tựa trên các gối cố định trên nền

8000

2200

6

7 1

8

9

8 1

9

2

đối trọng lại bị hạn chế bởi kích thớc của cột và mâm quay (1,6m) nên không thểtăng chiều dài tang một cách tuỳ ý đợc mà phải căn cứ vào bề rộng của cần côngson đối trọng,để bố trí tang, hộp giảm tốc cho phù hợp.Hơn nữa cũng không thểquấn nhiều lớp cáp trên tang vì nếu lớp cáp quấn trên tang nhiều quá làm cho cáp dễ

bị dập

1.5-Sơ bộ chọn hình thức kết cấu cho kết cấu thép của cần trục tháp

Kết cấu thép của cần trục thiết kế ra phải đợc đảm bảo về độ ổn định và thoảmãn về chế độ làm việc của cần trục tháp Chọn chế độ làm việc của cần trục tháp làtrung bình Khi đó kết cấu thép của cần trục có đủ độ ổn định và độ cứng khi làmviệc với tải trọng danh nghĩa,có tính đến tải trọng động và tải trọng do lực quán khiphanh xe con, phanh hãm cơ cấu nâng

Để đảm bảo đợc những yêu cầu này thì ta chọn hình thức kết cấu của cá bộphận nh sau

1.5.1.Cần.

1.5.1.1.Hình thức kết cấu của cần

*Để định hình thức kết cấu của cần dựa trên những đặc điểm sau đây:

+ Cần chịu tải trọng di động do xe con mang hàng gây ra

+ Cần chủ yếu chịu uốn và xoắn

+ Chiều cao nâng và tầm với lớn

+Phải có đờng ray để di chuyển xe con

+ Diện tích chắn gió của cần sao cho nhỏ nhất

+Trọng lợng cần nhỏ nhất

1.5.1.2 Các phơng án chọn kết cấu của cần.

*phơng án 1(hình a)

- Cần dạng dàn không gian

Mặt cắt ngang là dạng tam không đổi

trên suốt chiều dài cần

-Xe con di chuyển trên thép chữ I bên

- Mặt cắt ngang dạng tam giác

-Xe con di chuyển trên gờ của hai

thanh biên dới của cần

- Cần có cấu tạo bởi hai thanh biên dới là thép ống vuông và thanhbiên trên

là thép ống tròn và các thanh xiên, thanh ngang là thép

Các thanh xiên và thanh ngang là thép ống tròn

-Xe con di chuyển trên hai gờ của

- Chỉ phù ghợp với loại cần có tải trọng nâng và tầm với nhỏ.

-Khi mà tầm với và tải trọng nâng lớn thì khi đó thép hình chữ I tăng sốhiệu làm cho trọng lợng cần tăng theo kéo theo kết cấu của các bộ phận khác

việc chế tạo phức tạp do phải nối các thép chữ I

Trọng lợng của cần nhẹ hơn dẫn đến kết cấu của cột nhỏ hơn, nhẹ hơn.Trọng lợng của các bộ phận khác nh đối trọng, cần công son treo đối trọng, giá chữ

Ta thấy cột tháp chủ yếu là chịu uốn và chịu nén đồng thời

Chiều cao của cột tháp tơng đối lớn nên mức độ c hịu tải trọng gió là lớn.Cột tháp cần phải có độ ổn định và độ cứng cao để thoả mãn chế độ làm việccủa cần trục trong moị trờng hợp tải trọng tác dụng

*Các phơng án đợc đề xuất:

Phơng án 1

(hình a)

Thân tháp dạng cột kín: Mặt cắt là hình chữ I hoặc chữ thập

-kết cấu dễ mất ổn định vì ổn định theo hai phơng

khó đảm bảo nh nhau và kém hơn so với loại cột

ơng là bằng nhau Liên kết giữa các nhánh có thể dùng hai cách :

+Dùng bản giằng (có khoét lỗ ) và dùng thanh giằng Nếu dùng bản giằngthì khi đó mặt bên của cột là một kết cấu khung và nhánh cột đều bị biến dạng vìuốn, nên độ cứng tơng đối kém Còn khi dùng thanh giằng thì mặt bên của cột là kếtcấu dạng dàn nên có độ cứng lớn hơn

-Độ ổn định cấu kết cấu cao hơn.

-Việc liên kết với các cấu kiện khác dễ dàng

Trong hai phơng án trên ta thấy phơng án thứ hai là hợp lí hơn vì kết cấu có

ổn định theo hai phơng bằng nhau hơn, có độ cứng theo các phơng cao hơn và diệntích chắn gió ít hơn

Trong phơng án 2 trên chọn cột tháp có mặt cắt ngang là 4 thép góc đềucạnh do thép góc đều cạnh có bán kính quán tính đối với hai trục x-x và đối với trục

y-y là nh nhau.Việc liên kết giữa các thanh giằng xiên, thanh ngang với cácthanh biên dễ dàng hơn đối với loại thép ống tròn và thép C

Xét về nguyên tắc chịu lực thì đối với kết cấu cột thì mô men lớn nhất ở vịtrí chân cột và nhỏ nhất ở đỉnh cột khi đó cột có diện tích mặt cắt thay đổi tơng ứngvới giá trị mô men nghĩa là ở chân cột sẽ có mặt cắt lớn nhất và giảm dần ở vị trí

đỉnh cột Nhng khi đó việc tính toán kết cấu sẽ phức tạp hơn, nhiều loại mặt cắt,

a

thép nhiều số hiệu dẫn đến việc chế tạo tốn công hơn, phức tạp hơn và việc lắp dựng

sẽ gặp nhiều khó khăn do cột có độ cao lớn

Vì vậy để đơn giản trong tính toán thiết kế và chế tạo cũng nh thuận lợitrong quá trình lắp dựng ta chọn cột có diện tích mặt cắt không đổi trên toàn bộchiều dài cột

Nh vậy chọn cột tháp có diện tích mặt cắt không đổi cấu tạo bởi bốn thépgóc cánh đều và các thanh xiên, thanh ngang

Dạng dầm: có kết cấu đơn giản, việc tính toán dễ hơn và bố trí các cơ cấu

đặt trên đó thuận lợi hơn, có khả năng chế tạo trong nớc nhng trọng lợng nặng hơn

Về ổn định không cao bằng dạng dàn, việc nối thép hình phức tạp

1.5.3.2.Chọn phơng án hợp lí nhất.

Chọn phơng án thứ 2 vì cần công son đối trọng thờng có khẩu độ nhỏ thìtăng đợc độ ổn định hơn nữa tính toán kết cấu dễ dàng hơn và trong quá trình chếtạo tốn ít công hơn là chế tạo dạng dàn kinh tế hơn

Cần công son dùng làm giá treo đối trọng để đảm bảo cho kết cấu làm việcnên kết cấu cần treo đối trọng có trọng lợng nặng lại có tác dụng trong việc giữ ổn

định cho cần trục vì khi cùng các số liệu tính toán thì đối trọng của cần treo đốitrọng dạng dàn lớn hơn đối trọng cuả cần treo đối trọng dạng dầm bằng thép địng

hình (do một phần trọng lợng của cần chính lại làm đối trọng-còn cần treo đốitrọng dạng dàn có đối trọng lớn hơn dẫn đến kết cấu dàn tăng lên).

vậy giá chữ A chọn sao cho có độ cứng vững

cao và diện tích chắn gió nhỏ Do vậy chọn giá

Mặt cắt giá chữ A có dạng hình vuông có cấu tạo bởi bốn thép góc cánh

đều có mặt cắt nh nhau chạy suốt trên toàn bộ chiều dài giá chữ A và các thanhgiằng xiên và giằng ngang là thép góc

Ưu điểm :

+ Kết cấu đơn giản dễ tính toán

a c

a c

+Liên kết giữa các thanh không phức tạp.

+Mức độ chịu lực của kết cấu lớn hơn và ổn định hơn

+Tạo liên kết với mâm quay thuận lợi hơn

Nhợc điểm:

+Trọng lợng lớn hơn

+ Chế tạo tốn công hơn

phơng án 2

Mặt cắt dạng hình vuông cấu tạo

bởi bốn thanh thép ống có mặt cắt nh nhau

chạy suốt trên toàn bộ chiều dài và các

thanh xiên và thanh ngang

Thông số cơ bản của cần trục tháp bao gồm:

-Kích thớc mặt cắt ngang của các kết cấu

-Chiều dài cần

- Chiều cao của giá chữ A

b

- Chiều cao của cột.

- Chiều dài của cần công son đối trọng

- Chiều dài của một khoang của cần và của cột

- Góc nghiêng của các thanh xiên trong dàn

- Cần, cột chia làm mấy đoạn và chiều dài của mỗi đoạn

1.6.1 Cần

*Xác định các thông số cơ bản của cần

Ta có:

+Chiều dài của cần: l=60m

+Mặt cắt ngang dạng tam giác

Để định kích thớc mặt cắt ngang của cần cần dựa trên hai cơ sở:

+Dựa theo những cần trục tháp đã đợc chế tạo và sử dụng ngoài thực tế cótải trọng nâng và tầm với gần sát cần trục thiết kế

+Dựa theo công thức kinh nghiệm trong tính toán mặt cắt ngang cần của cầntrục cần trục

1.6.1.1.Xác định kích thớc mặt cắt ngang của cần.

a- Xác định chiều cao của cần

Gọi chiều cao của cần là: h(mm)

Dựa theo công thức kinh nghiệm trong việc tính troán chiều cao h của mặtcắt của cầu trục, cổng trục thờng

chọn

h= (

16

1 12

1

ữ )∗L (1-1)Trong đó:

h- chiều cao mặt cắt của cầu

trục, cổng trục

h

L- khẩu độ của cầu trục, cổng trục

h=(

16

1 12

L- là chiều dài của cần

h- là chiều cao mặt cắt giữa cần của loại cần trục thay đổi tầm với bằngcách nâng hạ cần

h = (3ữ 2).103(mm)

b - Chiều rộng mặt cắt ngang của cần

Gọi b là chiều rộng của cần (mm)

Ta thấy chiều rộng và chiều cao của mặt cắt tạo nên đặc trng hình học vàkhả năng chiụ lực của kết cấu cần

Cần có đủ độ bền, độ cứng vững và độ ổn định hay không phụ thuộc vàohình dạng hình học của kết cấu và thông số hình học của mặt cắt ngang của kếtcấu, nghĩa là phụ thuộc vào (b ìh)

Nhng nếu tăng b và h lên quá lớn dẫn đến bất lợi về mặt kết cấu khi đó sẽkéo theo những yếu tố khác thay đổi theo nh về không gian,trọng lợng của kết cấutăng theo và tốn kém vật liệu

Trong thực tế nếu tăng kích thớc hình học mắt cắt của cần thì số hiệu củacác thanh cấu tạo nên mặt cắt đó sẽ giảm đi Mặt khác việc tăng h và b khi đó mặtcắt ngang của các thanh giảm đi không theo hàm tuyến tính mà theo hàm phi tuyến

tính Nhng các thanh cũng không giảm một cách tuỳ tiện mà phụ thỵc vào rất nhiềuyếu tố khác nh hình thức liên kết giữa các thanh và điều kiện chịu lực.

*Theo công thức kinh nghiệm để tính toán chiều rộng b của mặt cắt nganggiữa cần của cần trục thay đổi tầm với băng nâng hạ cần thờng trong khoảng:

b = (1 ữ1,5) ìL

Trong đó:

h – Là chiều cao mặt cắt ngang của cần (mm)

b – Là chiều cao mặt cắt ngang của cần (mm)

*Nhận xét:

Ta chọn chiều cao h của mặt cắt ngang cần là: h = 2000mm

Nhng đó là chiều cao lớn nhất của mặt cắt ngang ở giữa cần của loại cầntrục dạng mắt lới thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần có mặt cắt thay đổi vàgẫy khúc Nhng cần của cần trục tháp là loại có mặt cắt không đổi trên suốt chiềudài cần và thay đổi tầm với bằng di chuyển xe con với tải trong nâng khônh lớn (8tấn) tầm với là 60000mm, chiều cao nâng là 80000mm Cần đợc liên kết với thântháp bằng chốt bản lề và ở vị trí bằng 2/3 chiều dài cần thì cần đợc giữ bởi thanhthanh kéo liên kết với giá chữ A đảm bảo ổn định cho cần trong quá trình làm việc

Do vậy nếu ta chọn chiều cao của cần h = 2000 mm thì b =( 2ữ3).103 mm Thìkhi đó cần có mặt cắt lớn dẫn đến kết cấu kồng kềnh, tăng diện tích chắn gió ,tăngvận liệu chế tạo và tăng khối lợng kết cấu, dẫn đến tăng kết cấu thép của cột tháp,tăng khối lợng của đối trọng cũng nh kết cấu của các bộ phận khác Nên để đảm bảocho kết cấu của cần đợc nhỏ gọn nhng đồng thời vẫn đảm bảo tình hình chịu lực talấy chiều cao mặt cắt cần giảm đi khi đó sẽ phải tăng số hiệu của thép lên khi đó sẽtiết kiệm đợc vật liệu, khối lợng kết cấu cần giảm đi do khi tăng số hiệu của théplên thì khối lợng riêng của thép trên một đơn vị chiều dài cũng tăng nhng mức độtăng không lớn mà chiều cao của mặt cắt lại giảm đi cần có trọng lợng nhẹ hơn, kết

cấu gọn nhẹ hơn và thuận lợi trong quá trình vận chuyển cần trục.Và dựa vào nhữngcần trục đã đợc chế tạo và sử dụng ngoài thực tế nên ta chọn h = 1000mm.

*Mặt cắt ngang cần dạng tam giác

*Kết cấu của cần đợc cấu tạo bởi ba thanh biên: Một thanh biên trên là thépống, hai thanh biên dới là thép ống vuông và các thanh liên ngang ,thanh xiên làthép ống

*Góc nghiêng của các thanh xiên với thanh biên trong dàn là 450

*Cần có chiều dài lầ L = 60m nên để tiện trong việc vận chuyển (chiều dài tối đa của xe ôtô vận chuyển) và chế tạo ta chia cân làm 5 đoạn, mỗi đoại dài 12 m,các đoạn đợc nối với nhau bằng chốt chẻ

(hai đoạn nối với nhau bằng chốt chẻ tạo

Toàn bộ chiều dài cần là L = 60 m để đơn giản và thuận tiện trong việc chếtạo cũng nh trong quá trình vận chuyển ta chia thành cần thành 5 đoạn, mỗi đoạndài 12m vì vậy ta có chiều dài của một khoang là:

a = 1,2m

1.6.2 Cột tháp

* Do cột tháp tháp có cấu tạo bởi bốn thép góc cánh đều chạy suốt chiều dàicủa tháp và các thanh giằng ngang và giằng xiên cũng là thép góc đều cạnh Mặtcắt dạng hình vuông

*Toàn bộ chiều dài của cột tháp là 80m, để thuận tiện trong quá trình chếtạo, vận chuyển và lắp dựng ta chia nh sau:

*Đốt tháp chân đế có chiều dài là 1m Đốt chân đế đợc đổ chìm trong khối

bê tông 0,8 chiều dài của nó Gọi đốt

*Chiều dài của một khoang: c = 1,5 m

*Góc nghiêng của các thanh xiên với thanh biên trong dàn là 450

*Còn lại 24 đốt, mỗi đốt có chiều dài là 3 m để phù hợp cho quá trình lắpdựng tự nâng độ cao của cần trục tháp

* Các đốt nối với nhau bằng 8 chốt chẻ theo dạng chữ thập

1.6.2.1 Xác định thông số cơ bản mặt cắtngang của cột tháp

3000

*Định kích thớc mặt cắt ngang của cột tháp dựa theo kích thớc mặt cắtngang của những cần trục đã đợc tạo và sử dụng ngoài thực tế có tầm với và tảitrọng nâng gần sát cần trục thiết kế.

Chọn a = 1600 mm

*Khi tính toán kết cấu thép của thân

tháp, ta coi nh tính cho cột chịu nén và uốn

đồng thời

*Việc tính toán kết cấu thép của thân

tháp phải kiểm tra điều kiện về độ cứng, độ ổn

định và độ bền cho kết cấu trong quá trình

làm việc

*Chọn kết cấu của cột tháp là dạng dàn không gian

1.6.3.Cần treo đối trọng

Trên cần treo đối trọng có bố trí các bộ phận nh cơ cấu nâng, hộp điện và sẽ

đặt các tấm bê tông đúc sẵn làm đối trọng để giữ ổn định cho cần trục trong quátrình sử dụng Cần đợc liên kết với mâm quay bằng chốt bản lề và liên kết với giáchữ A thông qua thanh kéo ở vị trí gần cuối cần

Hình thức mặt cắt là dầm tổ hợp cấu tạo bới hai thép chữ C chạy suốt trêntoàn bộ chiều dài

*Xác định các kích thớc của cần treo đối trọng dựa trên cơ sở cần trục tháp

có tải trọng và tầm với gần sát cần trục thiết kế

Chiều dài của giá chữ A:L2 = 7,5 m

Chia ra làm 8 khoang:7 khoang đầu mỗi khoang dài 1m còn khoang cuốidài 0,5m

Giá chữ A có mặt cắt thay đổi: lớn nhất ở vị trí liên kết với mâm quay vànhỏ nhất ở vị trí đỉnh giá

Mặt cắt ngang đầu giá chữ A(hình 1)

Do cần trục tháp thiết kế là loại cần trục tháp cố định có chân đế liên kếtvới khối bê tông

Sơ bộ xác định kích thớc khối bê tông làm móng chân đế cho cần trục thápDài ìxrộng ìcao = 6 ì 6 ì 1,5 ( m)

1.7.Sơ bộ chọn các thông số của các cơ cấu làm việc của cần trục tháp1.7.1 Cơ cấu nâng hạ hàng

1

1.8-Xác định định vị trí neo giữ của thanh kéo trên cần

*Giả thiết tính toán:

+ Cần có mặt cắt không thay đổi

+Các kết cấu có cùng loại vật liệu

+Cần làm việc nh một dầm giản đơn đặt trên hai gối có một đầu thừa

(dầm mút thừa)

+Trọng lợng bản thân của cần cộng trọng lợng của các bộ phận di chuyển xecon lấy sơ bộ theo kết cấu của những cần trục có tầm với và tải trọng nâng gần sátvới cần trục thiết kế

+Khi làm việc xe con mang hàng di chuyển chạy dọc cần, nghĩa là tải trọng

Q di động trên cần Khi đó thanh kéo sẽ chịu kéo

+ Để đơn giản ta chỉ xét trong hai trờng hợp làm việc của cần trục:

Trờng hợp 1: Tải trọng di động Q ở tầm với lớn nhất (đầu cần )

Trờng hợp 2: Khi tải trọng di động Q đặt ở giữa đoạn AB

Nội lực phát sinh trong thanh kéo xác định nh sau:

G a L Q m S

.

.

l

(2 – 2)trong đó: l1-là khoảng cách từ tâm cột tháp đến vị trí neo giữ cần ( từ A đến

C L

max M

m E

i

II

Mmax tại mặt cắt neo giữ cần giảm đi cò giá trị mô men uốn M max tăng lên đúngbằng giá trị giảm đi của MI

max Nh vậy để hợp lí về mặt chịu lực của kết cấu và hợp

lí về vật liệu chế tạo ta chọn vị trí điểm B trên cần sao cho mô men uốn lớn nhấtcủa cần sinh ra trong quá trình làm việc của cần trục ở hai trờng hợp phải bằngnhau

Phần III : tính toán cơ cấu lắp dựng

Do đặc điểm cấu tạo của cần trục tháp thờng dùng để bốc xếp hàng hoá ởcác cảng biển ,cảng sông, trên các kho bãi và phục vụ trong xây dựng dân dụng ,xâydựng công nghiệp Nên thờng có độ cao và tầm với lớn từ 30-100m Do vậy vấn đề

đặt ra đối với nhà thiết kế chế tạo cần trục phải chọn phơng án lắp dựng cần trụcsao cho thời gian ngắn nhất và đơn giản thuận tiện Nhng phải đảm bảo an toàntrong quá trình lắp dựng cũng nh khi cần trục làm việc

3.1 Các giải pháp lắp dựng cần trục tháp

3.1.1 Dùng một loại cần trục khác để lắp dựng cần trục tháp

Cần trục tháp thờng có độ cao lớn Nên cần trục đợc chọn để lắp dựng cầntrục tháp phải có chiều cao nâng lớn hơn chiều cao cần trục tháp điều này khôngthể thực hiện đợc hoặc khó có thể thực hiện đợc.vì những lí do sau đây:

-Chiều cao nâng của các loại cần trục thờng trên dới 20 m Nên không thể

3.1.2 Dùng cần trục ôtô kết hợp với bộ tời nâng.

*Có thể nâng độ cao của tháp lên bằng hai cách:

a-Tăng chiều cao của tháp từ phía trên bằng các đoạn nối

+Cách lắp dựng bằng phơng pháp này tiến hành nh sau

-Sau khi dùng cần trục ôtô lắp dựng hoàn chỉnh cần trục Nhng ở độ cao nhỏhơn 20m khi đó nâng độ cao của tháp lên bằng cách:

-Dùng cơ cấu nâng của cần trục tháp để nâng đoạn tháp cần nối thêm lên vịtrí lắp ráp sau đó đợc nối với mâm quay

-Thân tháp ngoài đợc nâng trợt trên thân tháp trong để nâng toàn bộ kết cấutầng trên từ mâm quay trở lên một đoạn bằng chiều dài của đoạn tháp cần nối thêm

- Sau đó di chuyển đoạn tháp cần nối vào trong chỗ trống vừa đợc tạo ra dokết cấu tầng trên đợc nâng lên và tiến hành lắp chốt liên kết

+Ưu điểm của phơng pháp này là:

-Trọng lợng bản thân của phần đợc nâng (đầu quay ) không đổi và tơng đốinhỏ.

- Cho phép kẹp chặt tháp với công trình ngay cả khi tiến hành nâng độ caocần trục do phần tháp dới luôn có định

+Nhợc điểm của phơng pháp này là:

-Tất cả các thao tác khi nâng cần trục đều diễn ra ở độ cao lớn, gây nguyhiểm khi thực hiện công việclắp dựng, bắt buộc phải trang bị một cơ cấu hãm antoàn đề phòng sự cố nh bị đứt cáp làm toàn bộ phần đợc nâng của cần trục có thể bịrơi xuống

- Chi phí cao về thời gian và nhân lực cho quá trình lắp dựngcần trục

b- Tăng chiều cao của tháp từ phía dới

Tháp cùng với đầu quay đợc nâng từ phía dới nhờ bàn nâng có khả năng trợtbên trong đoạn tháp lồng bên ngoài Sau khi đa bàn nâng lên độ cao quy định nhờ

hệ thống pa lăng cáp đợc dẫn động từ bộ tời đặt trên nền Sau đó đoạn tháp cần nối

đợc đa vào trong để liên kết với thân tháp trong nhờ xe lăn

+Ưu điểm của phơng pháp này là:

-Công việc lắp ráp và nâng tháp đợc tiến hành ở dới thấp nên việc lắp rápthuận lợi hơn và đỡ nguy hiểm hơn

-Công tác chuẩn bị cho việc nối dài tháp có thể tiến hành đồng thời với khicần trục đang làm việc nên rút ngắn thời gian chết của máy

-Phần đỉnh tháp có kết cấu nhỏ gọn do phần tự nâng đợc bố trí ở chân thápnên cơ cấu quay thờng có công suất nhỏ

-Mức độ nguy hiểm thấp hơn so với phơng pháp trên do nếu sảy ra sự cố nh

đứt cáp thì cần trục chỉ bị rơi xuống một đoạn lớn nhất bằng chiều dài đoạn thápnối

+Nhợc điểm của phơng pháp này là: