Đề tài Quy trình công nghệ xếp dỡ và phương án xếp dỡ container tại cảng Tân Thuận

Mục lục MỤC LỤC 1 LỜI NÓI ĐẦU 4 PHẦN 1: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XẾP DỠ VÀ PHƯƠNG ÁN XẾP DỠ CONTAINER TẠI CẢNG TÂN THUẬN 5 Chương 1: Quy trình công nghệ xếp dỡ hàng container tại Cảng Tân Thuận 1.1. Giới thiệu chung Cảng Tân Thuận 5 1.2. Khái niệm về quy trình công nghệ xếp dỡ 8 1.3. Quy trình công nghệ xếp dỡ container tại cảng Tân Thuận 9 1.4. An toàn lao động 14 Chương 2: Phân tích lựa chọn phương án thiết bị xếp dỡ 16 2.1. Tình hình sử dụng thiết bị xếp dỡ tại bãi container rỗng 16 2.2. Lựa chọn các phương án thiết bị xếp dỡ 17 2.3. Giới thiệu chung xe nâng dùng xếp dỡ container rỗng 22 PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XE NÂNG CONTAINER RỖNG KIỂU KHUNG ĐỨNG 26 Chương 1: Giới thiệu chung các bộ phận của thiết bị công tác xe nâng 26 1.1. Khung chụp container 26 1.1.1. Cơ cấu co – dãn ngáng chụp (20’ – 40’) 27 1.1.2. Cơ cấu xoay khoá gù 27 1.1.3. Cơ cấu dịch khung chụp 27 1.2. Kết cấu thép của máy nâng 28 1.3. Cơ cấu nâng 28 1.4. Cơ cấu nghiêng khung 29 1.5. Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực 29 Chương 2: Tính toán các cơ cấu của khung chụp container 34 2.1. Tính toán cơ cấu co – dãn ngáng chụp (20’ – 40’) 34 2.2. Tính toán cơ cấu xoay chốt khoá container (khoá gù) 35 2.3. Tính chọn kết cấu thép ngáng chụp 37 Chương 3: Tính toán cơ cấu nâng khung 43 3.1. Tính lực cản chuyển động nâng 43 3.2. Tính chọn xylanh thuỷ lực nâng 48 3.3. Tính chọn bơm thuỷ lực 48 3.4. Tính toán kiểm tra cụm con lăn 49 3.5. Tính chọn xích nâng và puly xích 52 Chương 4: Tính toán cơ cấu nghiêng khung 53 4.1. Tính ứng lực cần thiết xylanh thuỷ lực nghiêng khung 53 4.2. Tính chọn xylanh thuỷ lực nghiêng khung 55 Chương 5: Tính toán kết cấu thép khung nâng 57 5.1. Tính toán kết cấu thép khung động 57 5.1.1. Sơ đồ tính khung động 57 5.1.2. Tính toán tiết diện cho thanh đứng 59 5.1.3. Tính toán tiết diện cho thanh giằng ngang 65 5.2. Tính toán kết cấu thép khung tĩnh 70 5.2.1. Sơ đồ tính khung tĩnh 71 5.2.2. Tính toán tiết diện cho thanh đứng 73 5.2.3. Tính toán tiết diện cho thanh giằng ngang 79 Chương 6: Tính toán ổn định của xe nâng 84 6.1. Trường hợp 1 84 6.2. Trường hợp 2 87 6.3. Trường hợp 3 88 6.4. Trường hợp 4 91 6.5. Trường hợp 5 92 6.6. Trường hợp 6 92 PHẦN 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO CON LĂN DẪN HƯỚNG KHUNG ĐỘNG 94 Chương 1: Phân tích chi tiết gia công, phương pháp chế tạo phôi 94 1.1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết 94 1.2. Dạng phôi 95 1.3. Phương pháp chế tạo phôi 95 1.4. Lượng dư gia công 95 1.5. Bản vẽ lồng phôi 96 Chương 2: Tiến trình gia công các bề mặt chi tiết 97 2.1. Trình tự gia công chi tiết 97 2.2. Tiến trình gia công 98 2.2.1. Nguyên công 1 98 2.2.2. Nguyên công 2 98 2.2.3. Nguyên công 3 99 2.2.4. Nguyên công 4 99 2.2.5. Nguyên công 5 99 2.2.6. Nguyên công 6 100 Chương 3: Tính lượng dư gia công – Tính chế độ cắt 101 3.1. Tính lượng dư gia công 101 3.1.1. Nguyên công 1 101 3.1.2. Nguyên công 2 101 3.1.3. Nguyên công 3 102 3.1.4. Nguyên công 4 102 3.1.5. Nguyên công 5 102 3.1.6. Nguyên công 6 103 3.2. Tính chế độ cắt 103 3.2.1. Nguyên công 1 103 3.2.2. Nguyên công 2 104 3.2.3. Nguyên công 3 105 3.2.4. Nguyên công 4 105 3.2.5. Nguyên công 5 106 3.2.5. Nguyên công 6 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108LỜI NÓI ĐẦU Lịch sử phát triển của ngành vận tải gắn liền với sự phát triển của xã hội loài người. Vận tải là một hoạt động kinh tế có mục đích của con người, nó đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế thị trường và là ngành sản xuất đặc biệt. Nhờ có vận tải, con người đã chinh phục được không gian và tạo ra khả năng sử dụng rộng rãi giá trị sử dụng của hàng hóa và thỏa mãn nhu cầu đi lại của con người. Vận tải là một ngành sản xuất đặc biệt, nó có mối quan hệ mật thiết với các ngàng kinh tế khác và đó là mối quan hệ tương hỗ lẫn nhau. Vì vậy việc nâng cao quy mô hoạt động của ngành vận tải là cần thiết. Trong tình hình phát triển kinh tế như hiện nay thì ở các Cảng nói riêng và các đầu mối giao thông vận tải nói chung việc áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật vào công tác cơ giới hóa xếp dỡ là rất quan trọng và cần thiết vì nó có thể nâng cao năng suất lao động và giảm nhẹ sức lao động. Bất cứ hoạt động nào muốn có hiệu quả và có thể tồn tại lâu dài trên thương trường thì phải không ngừng cải tiến chất lượng sản xuất kinh doanh. Do đó, ngoài công tác quản lý, tổ chức sản xuất hợp lý còn đòi hỏi phải đầu tư trang thiết bị, máy móc vận chuyển và xếp dỡ tốt. Để đáp ứng được yêu cầu đó Khoa Cơ Khí, trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh đã trang bị cho các sinh viên trong khoa những kiến thức cơ bản về trang thiết bị máy xếp dỡ và vận tải, đồng thời tạo điều kiện cho sinh viên làm quen với các công tác xếp dỡ và bố trí các trang thiết bị xếp dỡ. Là một sinh viên của khoa, em đã được trang bị những kiến thức cơ bản về công tác tổ chức cơ giới hóa xếp dỡ và kiến thức về máy vận chuyển để trở thành một kỹ sư. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong khoa đã dẫn dắt em trong suốt gần 5 năm học vừa qua. Cùng với sự dạy bảo của các thầy cô trong khoa, bản thân em cũng không quên sự chỉ bảo tận tình của các chú, các anh trong Cảng Tân Thuận trong thời gian thực tập tại Cảng, đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Hữu Quảng đã giúp em hoàn thành tốt bài luận văn tốt nghiệp này. Đây là công trình đầu tiên báo cáo kết quả sau gần 5 năm học tập và với trình độ chuyên môn còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong thầy cô và các anh chị đi trước đóng góp ý kiến cho bài luận văn của em được tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn! PHẦN 1: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XẾP DỠ VÀ PHƯƠNG ÁN XẾP DỠ CONTAINER TẠI CẢNG TÂN THUẬN CHƯƠNG 1: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XẾP DỠ CONTAINER TẠI CẢNG TÂN THUẬN 1.1. Giới thiệu chung Cảng Tân Thuận: 1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển Lịch sử hình thành và phát triển công ty xếp dỡ Tân Thuận gắn liền với sự hình thành và phát triển của cảng Sài Gòn. Công ty xếp dỡ Tân Thuận được thành lập vào ngày 26 - 3 - 1986 và hiện nay là một trong các đơn vị trực thuộc cảng Sài Gòn. Cảng Sài Gòn là một trong những cảng chính của Việt Nam, nằm trên ngã ba sông Sài Gòn và sông Bến Nghé ở vị trí 10050’vĩ tuyến Bắc 106045’ kinh tuyến Đông cách cửa biển Vũng Tàu 46 hải lý. Tàu có thể ra vào cảng cả ngày và đêm. Luồng tàu vào khoảng 85 km, mớn nước cao nhất 12,1 m. Cảng có thể tiếp nhận tàu có trọng tải đến 32.000 DWT với giới hạn chiều dài tàu 230 m và mớn nước từ 9 – 12 m ra vào an toàn thuận lợi. Cảng Sài Gòn nằm ở trung tâm thành phố Hồ Chí Minh – cửa ngõ của vùng đồng bằng sông Cửu Long và vùng cao nguyên Nam Trung bộ, là thành phố phát triển so với các tỉnh thành còn lại trong cả nước - nên cảng Sài Gòn có vị trí rất thuận lợi trong việc phục vụ hàng xuất nhập khẩu và vận chuyển hàng nội địa. 1.1.2 Cơ sở vật chất kỹ thuật của Cảng Tân Thuận: Công ty xếp dỡ Tân Thuận có diện tích trên 140.000 m2 với chiều dài trên 1 km và chiều rộng 200 m. Trên nền diện tích đó các cơ sở vật chất kỹ thuật được bố trí để hình thành nên một bến cảng giúp công ty thực hiện chức năng và nhiệm vụ của mình. Cơ sở vật chất kỹ thuật này bao gồm: cầu bến, kho, bãi, phương tiện vận chuyển, phương tiện xếp dỡ, nhà xưởng, văn phòng, hệ thống giao thông, thông tin phục vụ sản xuất … * Hệ thống cầu tàu: Hệ thống cầu tàu của cảng có tổng chiều dài 713 m gồm 4 cầu tàu được đánh số K12, K12A , K12B , K12C. Đây là loại cầu tàu thẳng đứng được xây dựng vĩnh cửu, phục vụ cho tất cả các loại tàu – tàu container, tàu hàng rời, tàu Ro-Ro, tàu hàng bách hóa … Cầu tàu Chiều dài (m) Độ sâu (m) Phục vụ cho loại tàu K12 188 -11 Hàng container, hàng rời, hàng bao K12A 132 -9,6 Hàng container, hàng rời, hàng bao, tàu Ro-Ro K12B 204 -11 Hàng container, hàng rời, hàng bao K12C 189 -11 Hàng container, hàng rời, hàng bách hóa, tàu Ro-Ro * Hệ thống kho bãi: Công ty có 4 kho với tổng diện tích 13160m2, sức chứa trung bình 2T/m2. Trong 4 kho có 1 kho CFS phục vụ cho hàng container nhiều chủ. Cụ thể: Kho số Diện tích ( m2 ) Sức tải ( T / m2 ) Loại hàng lưu chứa 1 2.800 2 Bách hóa 2 2.800 2 Bách hóa 4 5.400 2 Kho CFS 5 2.160 2 Bách hóa Bãi chứa hàng gồm 4 bãi được xây dựng chắc chắn với tổng diện tích khai thác là 81.600 m2 chịu được tải trọng đến 10 T/ m2 Bãi Diện tích ( m2 ) Loại hàng lưu C1 22.000 container C2 21.600 container C3 22.000 container C4 16.000 container * Trang thiết bị xếp dỡ: Một trong những yếu tố để đánh giá năng lực của một cảng chính là các thiết bị cơ giới phục vụ cho việc xếp dỡ hàng hóa. Ở cảng Tân Thuận các trang thiết bị sau đây đảm bảo cho tác nghiệp chính của cảng luôn được hoàn thành Danh mục Số lượng Sức nâng , đặc tính Cẩu bờ di động bánh lốp (Harbour mobile crane) 3 Sức nâng 80T – 104T, tốc độ làm hàng có thể đến 30 (container/giờ) Cầu chuyển tải (Gantry) 2 Sức nâng 45T phục vụ nâng container ở cầu cảng Xe nâng chụp trên (Reach stacker) 5 Sức nâng 45T phục vụ hàng container trong bãi Xe nâng (forklift truck) 16 Sức nâng 2,5 đến 30 T phục vụ hàng container trong bãi Xe nâng Container rỗng 2 Sức nâng 8T phục vụ bốc xếp container rỗng trong bãi Cẩu khung di động bánh lốp (RTG) 3 Sức nâng 45T phục vụ hàng container trong bãi Đầu kéo 7 Sức kéo đến 60 T phục vụ vận chuyển container trong bãi Xe cuốc, ủi 9 Phục vụ cho hàng rời ở hầm tàu * Đặc điểm tàu container ra vào cảng: Phục vụ cho quá trình container hóa đang diễn ra mạnh mẽ, loại tàu để chở container ngày nay cũng trở nên đa dạng để cho quá trình chuyên chở đạt hiệu quả kinh tế nhất nên số lượng và kích thước tàu container cũng không ngừng tăng hằng năm. Hiện nay trên thế giới tàu chở container gồm các dạng sau: Tàu chuyên dùng chở container. Gồm các thế hệ sau: Tàu thế hệ 1: chở đến 1.000 TEU Tàu thế hệ 2: chở từ 1.000 TEU đến 1.500 TEU Tàu thế hệ 3: chở từ 1.500 TEU đến 3.000 TEU Tàu thế hệ 4: chở từ 3.000 đến 4.000 TEU Tàu thế hệ 5: chở trên 4.000 TEU Tàu container chuyên dùng thường có đặc điểm cơ bản sau: Tàu thế hệ 1 và 2 thường có cẩu tàu với sức nâng khoảng 30 – 35 tấn còn các tàu container lớn không trang bị cẩu tàu. Miệng hầm mở rộng và trong hầm có các khung dẫn hướng nằm thẳng đứng để xếp container. Trên boong cũng được thiết kế để chở container với những cơ cấu để chằng buộc container an toàn và nhanh chóng. Tàu bán container: sức chở từ 100 đến 500 TEU, được trang bị cẩu tàu. Tàu Ro-Ro Các loại tàu bách hóa hay tàu hàng rời được thiết kế để chở container hay được hoán cải để chở container. Sà lan Tuyến vận tải container đến các cảng biển Việt Nam hiện nay là tuyến feeder với nhiệm vụ gom hàng đến các cảng trung chuyển lớn như Singapore, Hong Kong… và ngược lại. Cho nên tàu container vào cảng Tân Thuận hiện nay thường là các tàu thế hệ thứ I, tàu bán container và các tàu bách hoá & container hay các tàu vận chuyển nội địa của hãng tàu VNL Năm Tổng số tàu cập cảng Khối lượng hàng thông qua Tổng số tấn thông qua ( T/ năm ) Hàng container Các loại hàng khác TEU Tấn Tấn 1999 418 98.529 1.083.929 1.532.643 2.616.572 2000 466 119.503 1.314.533 1.881.519 3.196.052 1.2 Khái niệm về qui trình công nghệ xếp dỡ Qui trình về công nghệ xếp dỡ hàng hóa là quá trình sản xuất chính của cảng là quá trình mà nhân viên cảng thực hiện một phương án xếp dỡ nhất định tạo nên sản lượng xếp dỡ. Phương án xếp dỡ là quá trình bốc xếp hàng hóa từ phương tiện vận tải này sang phương tiện vận tải khác, từ phương tiện vận tải qua kho, bãi và ngược lại hay từ kho bãi này sang kho bãi khác kể cả việc vận chuyển hàng hóa trong phạm vi một kho bãi theo kế hoạch đã vạch sẵn. Qui trình công nghệ xếp dỡ do cảng xây dựng theo từng thời kì, từng giai đoạn khác nhau. Sự thay đổi qui trình công nghệ xếp dỡ dựa trên sự thay đổi của các cơ sở xây dựng nên nó. Cơ sở để xây dựng một qui trình công nghệ xếp dỡ gồm các yếu tố sau: Loại hàng đến cảng: hàng theo nhóm, theo tiêu chuẩn ISO; hàng được phân chia theo tính chất xếp dỡ, yêu cầu sử dụng công cụ, thiết bị, thao tác xếp dỡ, năng suất… Trang thiết bị, cơ sở vật chất kỹ thuật hiện có ở cảng như khu nước; cầu tàu; kho bãi; thiết bị xếp dỡ, vận chuyển, hệ thống giao thông… Phương án xếp dỡ. Nguyên tắc xây dựng qui trình công nghệ xếp dỡ Nguyên tắc phân chia các bước công việc: mỗi phương án xếp dỡ có thể được phân chia ra nhiều bước công việc, nhiều công đoạn với nhiệm vụ và công dụng nhất định. Trong các bước công việc lại bao gồm các thao tác, trong thao tác có các động tác. Nguyên tắc định mức lao động: định mức năng suất, nhân lực, phương tiện, thiết bị… trên cơ sở hao phí lao động và đảm bảo tính đồng bộ cho cả dây chuyền công nghệ xếp dỡ. Kết cấu chung của một qui trình công nghệ xếp dỡ: Bố trí sơ đồ cơ giới hóa xếp dỡ cho phương án xếp dỡ. Bố trí phương tiện, nhân lực và định mức năng suất. Công cụ mang hàng. Sơ đồ mang hàng. Hướng dẫn thực hiện trình tự các thao tác kỹ thuật chủ yếu. Đưa ra những qui định chung và riêng về an toàn. 1.3 Quy trình xếp dỡ container tại Cảng Tân Thuận: Bất cứ loại hàng gì sau khi đã xếp vào container thì đối với công tác xếp dỡ ở cảng chỉ là 1 đơn vị hàng hóa. Container là loại bao bì được tiêu chuẩn hóa nên kích thước trọng lượng vật liệu chế tạo ta đều được biết chính xác. 1.3.1 Phương án khai thác (phương án xếp dỡ) Xếp dỡ hàng container ở cảng hiện nay chưa có bến chuyên dùng và bãi xếp hàng liền bến nên hiện nay ở cảng khai thác hàng container theo các phương án xếp dỡ sau: (trong đồ án này chỉ nghiên cứu các phương án giải phóng tàu theo 2 chiều nhập và xuất nên thực hiện ngược lại trình tự của các phương án này chính là các phương án xếp dỡ cho hàng xuất). Hình 1.1: Quy trình xếp dỡ tại cầu cảng 1: Tàu – cẩu tàu – xe nâng vào bãi. 2: Tàu – cẩu tàu – đầu kéo – xe nâng/hạ bãi. 3: Tàu – cẩu bờ – đầu kéo – xe nâng/hạ bãi. 4: Tàu – cẩu bờ – xe nâng / hạ bãi. 5: Tàu – cẩu tàu – xe tải chủ hàng (phương án chuyển thẳng) 6: Tàu – cẩu bờ – xe tải chủ hàng. 1.3.2 Định mức thiết bị, phương tiện cho các phương án xếp dỡ: Phương án Cẩu tàu Cẩu bờ Xe nâng Xe nâng chụp trên Đầu kéo 1 1 ( 2 ) 2 2 1 ( 2 ) 1 2 3 1 ( 2 ) 2 4 1 ( 2 ) 1 3 5 1 3 6 1 3 1.3.3 Định mức nhân công: * Công nhân cơ giới: Đối với các loại phương tiện đã nêu trên: cẩu tàu, cẩu bờ, xe nâng, đầu kéo… chỉ cần một người điều khiển nên số nhân công tỉ lệ với số phương tiện. * Công nhân thủ công: Trong một máng xếp dỡ sẽ có các thành phần làm việc: bộ phận hầm tàu, bộ phận cầu tàu, bộ phận tín hiệu, bộ phận chằng buộc. Trên cơ sở phân tích các bước công việc, các thao tác, các động tác, kết hợp với kinh nghiệm sản xuất, số công nhân trong máng được bố trí như sau: Bộ phận hầm tàu : 02 người Bộ phận cầu tàu : 02 người (nếu thực hiện phương án 3, 4 với công cụ mang hàng là khung chụp tự động thì số nhân công này không cần). Bộ phận tín hiệu : 01 người. 1.3.4 Xác định các bước công việc: Theo vị trí thực hiện của các phương án xếp dỡ đã nêu nhìn chung có 3 bước công việc cần phải làm để hoàn thành một phương án xếp dỡ: Bước công việc cầu tàu. Bước công việc di chuyển giữa cầu tàu và bãi. Bước công việc trong bãi. Trong từng bước công việc lại có các thao tác và các động tác chi tiết để đảm bảo thời gian xếp dỡ là ngắn nhất. Bước công việc cầu tàu gồm: các thao tác cẩu container từ tàu lên bến; phụ cẩu trên tàu, trên bến. Bước công việc di chuyển gồm: thao tác vận chuyển container có hàng hoặc rỗng từ bến vào bãi. Bước công việc trong bãi gồm: thao tác nâng/hạ container di dời, đảo chuyển, thao tác đóng/rút ruột container ở kho CFS. 1.3.5 Công cụ mang hàng: Bao gồm các loại: a. Ngáng chụp container: - Loại 20’với kích thước : 6,09m x 2,438m Tải trọng cho phép : 24 T Tự trọng : w = 2 T - Loại 40’ với kích thước : 12,19m x 2,438m Tải trọng cho phép : 38 T. Tự trọng : w = 3 T - Số lượng: Mỗi máng 01 ngáng 20’ và 01 ngáng 40’. b. Bộ móc: - Mỗi bộ gồm 4 dây cáp. Tải trọng cho phép mỗi sợi cáp: 10T (loại 40’), 7,5T (loại 20’) Tải trọng tổng cộng cho phép 1 bộ móc 40T (loại 40’), 30T (loại 20’) Cáp phụ: Có các loại dài 2 m và 3 m; loại có gắn gù phụ và loại có khoen dây. c. Maní d. Thang cây, thang nhôm: Dài từ 3m đến 4m. Nếu sử dụng móc cáp làm hàng: dùng 2 thang (1 ở trên tàu và 1 ở cầu tàu) Nếu sử dụng ngáng làm hàng dùng 1 thang để trên cầu tàu (khi làm hàng nhập) hoặc trên tàu (nếu làm hàng xuất). e. Dây mồi, móc đáp Dài 1,5 – 2 m đối với móc đáp; dài 2 - 3 m đối với dây mồi. Nếu dùng ngáng làm hàng: sử dụng móc đáp trên cầu và cầu tàu. Nếu dùng cáp: sử dụng một móc đáp ở trên cầu tàu (khi làm hàng nhập hoặc trên tàu khi làm hàng xuất). Các loại ngáng chụp, càng nâng gắn với các thiết bị nâng hạ trên bãi: Qui cách các loại dụng cụ trên đều phải theo tiêu chuẩn và được kiểm duyệt bởi cơ quan đăng kiểm và thanh tra kỹ thuật. Số lượng công cụ từng loại phụ thuộc vào kế hoạch xếp dỡ, số máng làm việc và yêu cầu trong quá trình sản xuất, đồng thời phải có dụng cụ dự trữ. 1.3.6 Cách thức mang hàng: Đối với container có hàng: Thiết bị tiền phương: Phải dùng ngáng chuyên dụng. Thiết bị hậu phương: Dùng xe chụp (Reach Stacker) hoặc xe nâng (Forklift Truck). Đối với việc làm bằng xe xúc (Forklift) có qui định riêng. Đối với container rỗng: Dùng xe nâng (Forklift). Dùng ngáng chuyên dụng, Dùng móc cáp Qui định khi dùng Forklift: Các container sau đây không được dùng phương pháp mang hàng bằng “Forklift” (bằng càng nâng). Container 40’các loại (kể cả có hàng và rỗng). Container 20’: Chiều cao nhỏ hơn 8 feet hoặc thuộc loại có mã kiểu 70 – 79; 80 - 89 (kể cả có hàng hoặc rỗng). Ngoài ra còn cách mang hàng đối với những container quá khổ hoặc container loại khác mà không sử dụng bằng ngáng được: Đó là cách sử dụng cáp phụ. 1.3.7 Diễn tả qui trình: a. Phương án 1, 3, 5, 6 Tại tàu: gồm các thao tác sau: Trước khi làm hàng công nhân tiến hành tháo chằng buộc. Khi cần cẩu hạ công cụ mang hàng (bộ ngáng chụp container) chỉ cách container khoảng 0,5m thì công nhân dùng móc đáp điều khiển cho các khoá của ngáng ăn khớp vào các góc lắp ghép trên của container. Đóng khóa cố định vào container. Công nhân vào vị trí an toàn và cần trục nâng mã hàng lên. Nếu làm hàng bằng móc cáp thì thao tác thứ hai, ba sẽ là: Khi cần cẩu hạ bộ móc cáp nằm trên mái container, hai công nhân sẽ đưa 4 móc vào 4 góc lắp ghép của container sao cho đầu móc câu hướng ra ngoài. Tại cầu tàu: Theo phương án 5, 6 Xe đầu kéo được đưa đến vị trí xếp hàng. Cần trục hạ hàng xuống rơ-moóc của xe. Khi container ở độ cao cách sàn xe khoảng 0,5m, hai công nhân dùng moóc đáp điều chỉnh đưa container nằm vào đúng vị trí trên rơ-moóc. Tháo khoá của ngáng chụp (còn đối với những ngáng tự động đóng mở thì không phải thực hiện thao tác này). Cần trục nâng ngáng ra khỏi container. Đầu kéo nhận đủ container sẽ di chuyển rời khỏi cảng rề kho của chủ hàng. Nếu làm hàng bằng bộ móc cáp thì thao tác 4, 5 tại cầu tàu sẽ là: Khi container nằm cố định trên rơ-moóc, công nhân sẽ tháo móc cáp ra khỏi các góc lắp ghép của container cần trục sẽ nâng bộ cáp khỏi container. Theo phương án 1, 3 Cần trục hạ container xuống cầu tàu, xe nâng chờ ở vị trí bên ngoài khu vực đặt mã hàng, công nhân móc đáp điều chỉnh cho container nằm trên mặt cầu tàu. Khi container nằm ổn định trên cầu tàu, khóa gù của ngáng chụp được mở ra (nếu dùng ngáng tự động thì không có thao tác này) Cần trục nâng ngáng chụp lên quay về phía hầm hàng để cẩu mã hàng tiếp theo. Xe nâng làm nhiệm vụ nâng container và di chuyển vào bãi. Tại bãi: Đến đúng vị trí lưu bãi cho mã hàng này, xe nâng sẽ hạ mã hàng xuống và quay trở lại cầu tàu cho mã hàng tiếp theo. b. Phương án 2, 4 Tại tàu: như phương án 1, 3, 5, 6 Tại cầu tàu: như phương án 5, 6 nhưng đầu kéo sẽ vận chuyển mã hàng vào bãi xếp hàng. Tại bãi: như phương án 1, 3 1.3.8 Nhận xét về các phương án xếp dỡ cho qui trình công nghệ xếp dỡ container của cảng a. Phương án 1 Ưu điểm Thiết bị tiền phương là cẩu tàu nên cẩu bờ của cảng có thể được dùng để làm hàng cho tàu khác. Nhược điểm Hiệu quả của phương án phụ thuộc nhiều vào năng suất làm hàng của cẩu tàu. Việc bố trí xe nâng đưa mã hàng vào bãi có thể gây mất an toàn cho hàng hoá và cho cả xe nâng, đồng thời tốc độ di chuyển thấp nên có thể xảy ra tình trạng thiết bĩ tiền phương phải chờ. b. Phương án 2 Ưu điểm Như phương án 1 Phương án sẽ đạt được hiệu quả nếu các phương tiện, thiết bị làm hàng phối hợp với nhau nhịp nhàng vì đầu kéo chassi là phương tiện có tính cơ động cao. Nhược điểm Năng suất làm hàng của cẩu tàu sẽ có ảnh hưởng đến hiệu quả của qui trình nếu năng suất này không đạt đạt được yêu cầu. Số lượng đầu kéo bố trí ứng với một cẩu tàu nếu không đủ cũng sẽ làm giảm năng suất của qui trình. c. Phương án 3 Ưu điểm: Thiết bị tiền phương là cẩu bờ có năng suất làm hàng cao nên đảm bảo giải phóng tàu nhanh nếu thiết bị hậu phương phối hợp nhịp nhàng. Nhược điểm: Như nhược điểm thứ hai của phương án 1. d. Phương án 4 Ưu điểm: Như ưu điểm của phương án 3 và ưu điểm thứ hai của phương án 2. Nhược điểm: Như nhược điểm thứ 2 của phương án 2. e. Phương án chuyển thẳng 5, 6 Ưu, nhược điểm: Nếu việc bố trí đầu kéo/xe tải hợp lý, tránh để thiết bị tiền phương phải chờ thì ưu điểm của phương án chuyển thẳng rất cao vì phương án này được cơ giới hoá 100% và giúp giải quyết tình trạng bãi bị quá tải. 1.3.9 Lựa chọn quy trình phù hợp với cảng Tân Thuận: Nhìn chung, với trang thiết bị như hiện có ở cảng Tân Thuận, sử dụng xe nâng để thực hiện công việc xếp dỡ container là hợp lí nhất vì hiện nay cảng là một cảng tổng hợp phục vụ cho nhiều loại hàng, thiết bị tiền phương với 3 cẩu bờ đảm bảo cho hoạt động khai thác tàu của cảng đạt yêu cầu, sử dụng xe nâng có thể xếp dỡ container nhưng vẫn có thể xếp dỡ cho các loại hàng khác được không như các loại thiết bị chỉ chuyên dùng xếp dỡ container chẳng hạn như cẩu khung. Tuy nhiên nếu lượng hàng container qua cảng ngày càng tăng lên hay khi hướng phát triển của cảng là trở thành bến container chuyên dùng thì việc bốc dỡ bằng xe nâng dường như sẽ không hợp lí nữa vì nhược điểm của hệ thống bốc dỡ này là xe nâng không phù hợp cho phương thức bốc xếp theo phương ngang nên diện tích bãi chứa sẽ phải cần nhiều hơn so với việc sử dụng khung cẩu bãi mặt nền bãi chứa cũng phải chịu tải trọng lớn do áp lực ở các bánh xe lớn dẫn đến kết cấu bãi chứa. Lúc đó vấn đề đặt ra là sẽ đầu tư thiết bị chuyên dùng xếp dỡ container; mở rộng diện tích bãi; hay tận dụng cải tạo những gì hiện có. Câu trả lời là hoàn toàn phụ thuộc vào lưu lượng hàng container thông qua của đất nước, của khu vực mà cảng hoạt động và sự hoạch định chiến lược phát triển của bộ máy lãnh đạo cảng. So sánh ưu, nhược điểm của các phương án xếp dỡ thì án 2, 4, 5, 6 là những phương án mang lại hiệu quả, phù hợp nhất với điều kiện của cảng Tân Thuận hiện nay. Tuy nhiên để quy trình luôn đạt hiệu quả mong muốn thì một số kiến nghị sau thiết nghĩ cảng cũng cần lưu tâm: Năng suất làm hàng của xe nâng chụp cao hơn so với năng suất của xe nâng chạc, đồng thời diện tích bãi cần thiết cho lọai xe này hoạt động cũng ít hơn nên quá trình làm hàng container ở bãi chỉ nên dùng loại này, còn loại xe nâng chạc thì nên dùng cho việc xếp dỡ ở kho CFS, container rỗng và các lọai hàng bách hoá khác. Cần quy hoạch bãi chứa hợp lí. Việc lưu chuyển chứng từ của hoạt động giao nhận hiệu quả cũng sẽ góp phần tăng hiệu quả cho quy trình. Việc tính toán xây dựng quy trình công nghệ xếp dỡ chủ yếu dựa vào số liệu thống kê, dựa vào kinh nghiệm và căn cứ vào tình hình cụ thể của cảng ở một giai đoạn nhất định cho nên trong quá trình thực hiện cảng cũng cần theo dõi để phát hiện những bất hợp lí của quy trình và tiến hành điều chỉnh, bổ sung, sửa đổi lại quy trình cho phù hợp với tình hình của cảng. Với số lượng phương tiện vận chuyển giữa cầu tàu và bãi (8 đầu kéo, tỉ lệ phân bổ cho cẩu bờ là 3 đầu kéo phục vụ cho một cẩu khi làm hàng container) còn ít. Thiết bị nâng, hạ bãi cho quá trình làm hàng container của cảng chỉ có xe nâng thì trách nhiệm của phòng bảo trì để đảm bảo cho phương tiện, thiết bị, công cụ luôn ở tình trạng hoạt động tốt cần phải được tăng cao hơn nữa. Bên cạnh đó việc thay thế các thiết bị cũ, năng suất kém cũng là một điều cần nên làm. Việc học tập, tiếp thu kinh nghiệm từ các cảng khác trong khu vực, trên thế giới, ở các nước phát triển cũng là một điều hết sức cần thiết nhằm giúp tránh được những rủi ro mà các cảng khác đã có kinh nghiệm trải qua. 1.4 Những qui định về an toàn lao động Cần có các thông tin về cầu tàu, sức nâng, tầm với, tình trạng hoạt động của cần cẩu trong cảng… Khi bắt đầu làm hàng, việc tháo chằng buộc đối với hàng nhập được thực hiện từ phía bờ ra sông và hàng xuất thì chằng buộc từ phía sông vào phía bờ để khi cẩu làm việc mã hàng thì tháo chằng buộc cho mã hàng đó. Không được tháo trước. Khi làm hàng hạn chế tối đa việc đi lại ở hành lang dọc tàu. Phải dùng ngáng chuyên dùng để làm hàng, trừ container rỗng và những mã hàng đặc biệt được phép dùng móc nhưng phải theo đúng qui định và dưới sự chỉ đạo của trực ban điều độ tàu. Cần trục không được nâng container khi chưa móc đủ 4 chốt khóa của khung ngáng hay 4 móc cáp của bộ móc vào các góc lắp ghép trên của container. Khi mã hàng đã được hạ ổn định và cáp đã chùng toàn bộ thì mới tiến hành tháo cáp, tháo ngáng ra khỏi mã hàng. Việc xếp và dỡ hàng trên tàu phải theo đúng qui định – lưu ý độ ổn định và cân bằng của tàu; dỡ hàng từ cao xuống thấp; từ hai bên đều vào giữa. Công nhân tín hiệu phải nắm rõ những nội dung làm tín hiệu và phải thao tác thuần thục. Thiết bị vận chuyển khi di chuyển trong cảng phải theo đúng qui định đường di chuyển. Các thao tác làm hàng trong bãi cần thực hiện cẩn thận, tránh va chạm giữa thiết bị với mã hàng. Tóm lại, những quy định trên đây chưa hoàn toàn đầy đủ, trong quá trình làm hàng các bộ phận trong dây chuyền công nghệ xếp dỡ phải thực hiện đầy đủ các qui tắc về an toàn lao động liên quan đến công việc của mình để đảm bảo an toàn cho chính bản thân, người xung quanh và an toàn cho hàng hoá, thiết bị. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT BỊ XẾP DỠ 2.1 Tình hình khai thác thiết bị xếp dỡ container rỗng tại Cảng Tân Thuận: - Hiện tại, tại các bãi container rỗng của Cảng sử dụng chủ yếu là xe nâng để xếp dỡ container. - Có 3 loại xe nâng phục vụ xếp dỡ: + Stacker (Empty container Handler) : 2 xe. + Reach Stacker : 5 xe. + Forklift Truck : 4 xe. (loại này rất ít khi sử dụng) * Bước công việc vận chuyển: Thao tác 1: (vận chuyển container từ cầu tàu vào bãi) Động tác 1: stacker hay reach-stacker tại cầu tàu chạy tới gần container. Động tác 2: stacker hay reach-stacker mở càng kẹp và kẹp vào container. Động tác 3: nâng hay gắp container lên. Động tác 4: chạy tới xe vận chuyển container. Động tác 5: đặt container vào 4 gù của xe sau đó nhả kẹp ra. Động tác 6: cho xe chạy vào bãi. Thao tác 2: (nâng/hạ container xuống bãi) Động tác 1: stacker hay reach-stacker trong bãi chạy lại gần xe vận chuyển. Động tác 2: stacker hay reach-stacker mở càng kẹp và kẹp vào container. Động tác 3: nâng hay gắp container lên. Động tác 4: chạy ra xa xe vận chuyển và quay vòng chạy xe vào bãi container. Động tác 5: hạ container xuống bãi. Động tác 6: cho xe vận chuyển chạy không hàng ra cầu tàu. Các thiết bị dùng trong bước công việc công nghệ này là: tugmaster, chassis, stacker, Reach stacker. Khi dùng Tugmaster (đầu kéo) để vận chuyển thì ta có thể lưu tạm container tại cầu tàu hay trong bãi, khai thác đơn giản, uyển chuyển nhưng tiến độ làm hàng chậm hơn, cự ly vận chuyển xa, chỉ vận chuyển được trong nội bộ cảng. Khi dùng chassis thì có thể vận chuyển container ra ngoài bãi cảng, khai thác đơn giản, uyển chuyển thời gian làm hàng ngắn nhưng cự ly vận chuyển cầu bãi xa, không thể lưu tạm container được tại cầu tàu hay trong bãi. Dùng Reach Stacker hay Stacker đều đạt hiệu quả cao trong bước công việc này. Việc bố trí số lượng xe nâng và xe vận chuyển ở bước công việc này có vai trò quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng khai thác của tuyến cầu tàu. Nếu số lượng hay năng suất của thiết bị thấp sẽ gây ra nạn kẹt cầu tàu, tăng thời gian ngừng việc của thiết bị chính và giảm năng suất làm việc của bước công việc cầu tàu. Ngược lại nếu bố trí quá nhiều sẽ gây lãng phí lao động, thiết bị, nhiên liệu do đó sẽ làm giảm lợi nhuận của cảng và tùy theo yêu cầu của khách hàng mà bố trí thiết bị cho phù hợp. Những tiêu chuẩn và yếu tố cần phải xét đến trong việc phân bổ trang thiết bị và công nhân phục vụ bước công việc vận chuyển là: khoảng cách cầu tàu và bãi, năng suất thiết bị chính, thiết bị phụ, yêu cầu của khách hàng. Ngoài ra trong quá trình thực hiện các thao tác cần phải chú ý đến các trường hợp sau: Container đặt trên rơmooc chuyên dùng phải khóa gù lại trước khi cho xe di chuyển (trừ loại rơmooc chuyên dùng như rool-trailor). Trong quá trình vận chuyển phải đảm bảo đúng luật giao thông, đặc biệt lưu ý các vị trí khuất, vị trí quanh quẹo trong cảng. Vào tới bãi phải tuân thủ mọi quy định và chỉ dẫn của người quản lý bãi, không được đậu tuỳ tiện gây cản trở lưu thông và ảnh hưởng đến hoạt động của các trang thiết bị, phương tiện làm hàng khác. Người lái không được tùy tiện rời khỏi phương tiện đặc biệt khi đang xếp dỡ container. Khi nâng container từ khe tiếp xúc càng nâng thì càng xe nâng đưa vào khe tiếp xúc ít nhất phải đạt 2/3 chiều ngang của container. Khi cần xê dịch container phải sử dụng thiết bị xê dịch thích hợp. * Bước công việc xếp chồng trong bãi: Thao tác 1: (xếp chồng container trong bãi) Các động tác di chuyển, xoay trở có hàng phải hết sức chú ý, tránh va quẹt giữa thiết bị với lô hàng hay giữa thùng hàng đang nâng hạ đối với 2 lô hàng ở 2 bên. Phải thật hạn chế việc mang thùng hàng di chuyển xa từ lô này sang lô khác hoặc ngược lại. Khi xếp chồng container trong bãi phải tuân theo nguyên tắc xếp chồng sau: Chất xếp từng ô một. Tuân theo nguyên tắc xếp ô kế tiếp hợp lý nhất. Xếp thấp ở hai đầu. Bảo vệ thùng hở mái và thùng hở bên. Chủ hàng có nhiều container để riêng 1 khu vực. Container LCL (Less container load) để riêng và gần khu vực CFS. Hàng lấy trước để ở trên, hàng lấy sau để ở dưới. Khi xếp chồng container phải giữ các góc lắp ghép trên và các góc lắp ghép dưới ăn khớp. Khi xếp chồng container có kích thước khác nhau phải xếp container 40’ ở dưới và 20’ ở trên. Khi xếp chồng container đặc biệt là container rỗng cần cẩn thận về áp lực gió. Các thiết bị dùng để thực hiện thao tác này là: stacker và reach-stacker. 2.2 Lựa chọn các phương án thiết bị xếp dỡ container: a. Xe Reach stacker (PPM –Terex): Máy nâng chuyên dùng nâng container dạng cần (Reach stacker): Hình 2.1: Xe nâng container Reach Stacker Ưu điểm: Có khả năng cơ động cao. Di chuyển với tốc độ tương đối cao, có khả năng xoay trở nhanh. Có khả năng xếp chồng container rỗng hay có hàng lên tầng thứ năm. Ngáng nâng có khả năng xoay một góc 900 nên có thể lấy được container ở bất kì vị trí nào. Kết cấu cần dạng khung lồng nên có thể co dãn tùy theo từng tình huống rất thuận lợi. Cơ cấu khung chụp tự lắc bền hơn, ít hư hỏng và có thể thực hiện thao tác container ở mọi địa hình. Nhược điểm: Khó tự động hóa. Đòi hỏi người lái phải có trình độ và được huấn luyện kĩ. Chỉ có thể làm một loại hàng container. Không tận dụng triệt để diện tích bãi. Cấu trúc phức tạp hơn, các hệ thống hiện đại kiểm soát lẫn nhau (vì thế hệ mới) nên công nhân vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa đòi hỏi phải được đào tạo kỹ lưỡng và do đó chi phí cao. Chi phí sửa chữa cao vì các thiết bị còn phải nhập ngoại. b. Xe nâng container rỗng kiểu khung đứng (Kalmar): Hình 2.2: Xe nâng container kiểu khung đứng Đối với xe nâng loại Forklift có 2 loại: + Xe nâng fork lift sử dụng chạc nâng. + Xe nâng fork lift sử dụng khung kẹp (Empty Container Handler) Ưu điểm: Đa công dụng, có thể xếp dỡ nhiều loại hàng hóa (fork lift sử dụng chạc). Có thể xếp chồng lên được 7 – 8 tầng nên tỉ lệ dời dịch cao. Đơn giá đầu tư tương đối thấp. Thời gian hư hỏng ít, chi phí sửa chữa bảo dưỡng tương đối thấp. Tầm quan sát rộng, bảo vệ người lái tốt, lên xuống dễ dàng, định vị chính xác. Có khả năng cơ động cao, bán kính quay vòng nhỏ tận dụng được diện tích bãi. Vận hành và sửa chữa không phức tạp. Nhược điểm: Dễ gây hư hỏng xe ở gần khung đứng và khung nâng khi làm việc trên địa hình không bằng phẳng. Khó khăn trong việc căn chỉnh chính xác vị trí gắp container. * Lựa chọn phương án: Từ tính năng của hai loại xe nâng container rỗng như trên, ta chọn ra một loại xe nâng thích hợp cho việc xếp dỡ container rỗng. Đó là xe nâng loại chuyên dùng cho xếp dỡ container rỗng (Empty Container Handler). Xe nâng có ưu điểm xếp được nhiều tầng container, cụ thể là 7 – 8 tầng, điều đó sẽ tiết kiệm được diện tích bãi chứa container. * Sơ đồ khai thác xe nâng: a) Di chuyển xe về phía container; b) Gắp và nâng container lên cao để di chuyển c) Di chuyển container đến vị trí cần; d) Đặt container rỗng lên xe đầu kéo . e) Nâng container rỗng lên độ cao cần thiết; g) Đặt container vào vị trí (tầng container thứ 8) Hình 2.3: Sơ đồ khai thác xe nâng 2.3 Giới thiệu chung xe nâng: Máy nâng container rỗng sử dụng khung chụp là loại máy nâng chuyển tự hành, được dùng rất phổ biến trong việc nâng và vận chuyển container nằm ở những vị trí bất kỳ trong kho bãi hoặc dùng để nâng và vận chuyển container từ kho bãi lên phương tiện vận tải hoặc từ phương tiện vận tải xếp vào kho bãi. Đây là loại máy nâng container từ bên sườn (cạnh) có tính cơ động cao, di động trên bánh lốp, nguồn động lực chính là động cơ đốt trong nên được sử dụng rộng rãi trong các cảng biển, cảng sông, nơi vận chuyển hàng hóa trong container. Với loại máy này, container được treo trên khung chụp này và được nâng lên theo phương thẳng đứng. Loại máy này có nhược điểm là gây ra tiếng ồn và thải ra khí độc làm ô nhiễm môi trường. Kết cấu tổng thể của máy bao gồm: vỏ máy, nguồn động lực, bộ phận công tác và hệ thống thủy lực, ngoài ra còn có các bộ phận phụ khác như đèn tín hiệu. Tất cả được đặt lên chassi là bộ phận khung của xe nâng. Thiết bị nâng hàng gồm có khung chụp hàng, bàn trượt khung nâng, xích nâng và puli xích, ngoài ra còn có xylanh nâng khung và xylanh nghiêng khung. Bộ phân di chuyển gồm cầu trước cầu sau. Cầu trước là cầu chủ động, cầu sau là cầu lái (bằng thủy lực) tất cả đều sử dụng bánh lốp. Bộ phận truyền động gồm: động cơ diesel, bơm thủy lực, thùng dầu thủy lực, chất lỏng làm việc, bộ phận phân phối và các xy lanh… + Ưu điểm: Nguồn động lực của máy là động cơ đốt trong như xăng, diesel… và thường sử dụng động cơ ô tô. Hệ thống truyền lực và di chuyển của xe nâng thường sử dụng các chi tiết của ô tô như: ly hợp, hộp số, trục truyền các đăng (cầu chủ động). Vì sử dụng nguồn động lực là động cơ đốt trong nên xe nâng có khả năng quá tải (so với máy nâng điện), tính cơ động cao, tính vượt tốt. Khả năng ổn định tốt khi di chuyển, các chi tiết và cụm chi tiết của động cơ và hệ thống các xylanh thủy lực hoạt động rất hiệu quả. Được tiêu chuẩn hóa cao nên rất thuận tiện cho việc sửa chữa và thay thế phụ tùng thiết bị khi bị hư hỏng nên đảm bảo được tính kinh tế. Xe nâng có khả năng nâng (xếp chồng) container 20, 40 feet có hàng lên tầng thứ 8. Có thể tháo rời được ngáng nâng container khi cần thiết để nâng các loại hàng khác ngoài container. + Nhược điểm: Khi xe nâng làm việc thải ra nhiều khí độc gây ô nhiễm môi trường, có sự tăng nhiệt độ của động cơ khi xe nâng làm việc có thể phát sinh tia lửa điện, tàn lửa. Việc nâng hàng theo phương thẳng đứng nhờ khung nâng, bàn trượt và chiều dài của ngáng nâng nên làm việc sẽ không hiệu quả trong các kho bãi chứa hàng với không gian làm việc bị hạn chế. * Các thông số kĩ thuật của xe nâng: - Trọng lượng nâng hàng: Q = 8000 (kg) - Trọng lượng toàn bộ xe nâng: W = 37080 (kg) - Chiều cao nâng hàng: H = 21290 (mm) - Chiều cao khung nâng: hB = 11535 (mm) - Chiều rộng xe nâng: b = 3450 (mm) - Chiều dài tổng thể xe: l = 6860 (mm) - Khoảng cách giữa 2 bánh xe: l3 = 4550 (mm) - Vận tốc nâng: Vn = 15 (mét/phút) - Vận tốc di chuyển xe khi làm việc: Vdc = 10 (km/h) - Góc nghiêng khung về phía trước: a = 20 - Góc nghiêng khung về phía sau: b = 30 - Kích thước ngáng chụp: + Chiều dài bình thường: L = 6095 (mm) + Chiều dài lớn nhất: Lmax = 12190 (mm) - Bán kính quay vòng: Rmax = 6000 (mm) * Kết cấu tổng thể xe nâng: Thiết bị công tác: gồm ngáng chụp và khung nâng container. Là thiết bị trực tiếp thực hiện thao tác về công nghệ xếp dỡ và nâng hàng. Thiết bị động lực (động cơ đốt trong): là nguồn động lực cung cấp năng lượng cho các cơ cấu máy hoạt động. Thiết bị di chuyển: là hệ thống di chuyển dùng để đỡ toàn bộ kết cấu máy và thực hiện việc di chuyển máy (nhờ các bánh xe). Hệ thống truyền động: làm nhiệm vụ truyền động từ nguồn động lực tới các cơ cấu và bộ phận công tác của các cơ cấu. Hệ thống điều khiển: bao gồm các thiết bị dùng để điều chỉnh hoạt động của động cơ (di chuyển tới hay lùi) và của các bộ phận công tác (điều chỉnh các tay trang để điều khiển cơ cấu nâng hạ, nghiêng, dịch bàn trượt, khóa gù, co dãn ngáng…) Hệ thống khung và bệ đỡ (chassis): dùng làm giá đỡ cho các thiết bị và các bộ phận của máy. Ngoài ra còn có các bộ phận khác như: hệ thống an toàn, hệ thống chiếu sáng, hệ thống đèn tín hiệu… Hình 2.4: Kết cấu tổng thể xe nâng 1. Khung chụp hàng 2. Bàn trượt 3. Khung nâng 4. Xylanh nghiêng khung 5. Xích nâng 6. Xylanh nâng 7. Cabin điều khiển 8. Nguồn động lực * Quy trình làm việc của xe nâng: - Lấy container kẹp vào khung chụp: Di chuyển xe nâng ở vị trí thuận lợi nhất để lấy hàng, hạ khung xuống vị trí thấp nhất, nghiêng khung về phía trước với góc a. Di chuyển xe nâng từ từ tiến về container sao cho hai gù của khung chụp rơi vào góc chốt trên của container, sau khi khoá gù rơi vào đúng vị trí đó, tiến hành xoay khoá gù. Các thao tác nghiêng khung về phí trước và di chuyển máy vào để chụp container có thể tiến hành đồng thời bằng thao tác phối hợp chuyển động. - Vận chuyển container: Nâng hàng lên độ cao khoảng 300 mm ¸ 400 mm so với mặt nền nghiêng khung về phía sau một góc b. Lúc này đáy container dựa vào hai dầm đứng của khung chụp hàng. Đây là trạng thái container nằm ổn định trên khung chụp hàng và xe nâng sẽ ở trạng thái vận chuyển hàng. - Xếp container lên ô tô: Di chuyển xe nâng có container đến gần ô tô, đưa khung nâng về vị trí thẳng đứng. Tiến xe nâng về phía ô tô, nâng container lên tới độ cao cần thiết đủ để đặt container lên sàn của ô tô. Tiếp tục tiến xe nâng về phía ô tô, đặt container lên sàn ô tô: Điều chỉnh sao cho gù trên sàn ô tô rơi vào bốn góc gù của container. Lùi xe nâng ra khỏi ô tô, lúc này xe nâng đã được giải phóng khỏi container, hạ khung chụp hàng xuống vị trí di chuyển, quay vòng đưa xe nâng di chuyển không có hàng về vị trí lấy hàng, kết thúc một chu kỳ làm việc của xe nâng. Việc vận chuyển container trong kho bãi cũng tiến hành tương tự. - Dỡ Container rỗng từ ô tô lên bãi: Trình tự các thao tác công nghệ xếp dỡ được tiến hành ngược lại so với chế độ xếp container từ bãi lên ô tô. PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XE NÂNG CONTAINER RỖNG KIỂU KHUNG ĐỨNG CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CỦA THIẾT BỊ CÔNG TÁC XE NÂNG 1.1 Khung chụp container: Hình 1.1: Kết cấu khung chụp container Khung chụp là loại chuyên dùng nâng container rỗng khung kẹp bên sườn, chỉ liên kết với container bởi 2 khoá gù và tỳ vào bên thành container bằng 2 ống thép của khung kẹp (dầm đứng). Kết cấu tổng thể của khung chụp hàng bao gồm: + Cụm cơ cấu đóng mở khoá gù (nằm trên dầm đứng của khung chụp) + Cụm xylanh co, dãn ngáng 20’ – 40’ (nằm trên dầm ngang) + Xylanh dịch ngang khung chụp (nằm trên dầm ngang) + Xích cuốn để mang ống dầu thuỷ lực cho xylanh xoay khoá gù (có một đầu liên kết với dầm chính, một đầu liên kết với thanh thép, thanh thép được hàn với dầm đứng) + Cụm kết cấu thép khung chụp: - Dầm đứng: làm bằng thép hộp (kết nối cơ cấu khoá gù) - Dầm ngang: Bản thân dầm ngang gồm dầm chính (dầm ngoài) và hai dầm phụ (dầm trong) hai dầm phụ sẽ trượt bên trong dầm chính nhờ có các miếng thép đặt bên trong dầm chính và khi khung ở trạng thái nâng container 20 feet thì dầm phụ 1 lồng vào dầm phụ 2. - Giữa dầm ngang và dầm đứng liên kết cứng với nhau bằng liên kết hàn. - Thiết bị móc định vị bàn trượt (ở giữa dầm ngang (dầm chính) có hai thanh thép là hai vấu móc khung chụp hàng vào bàn trượt là nơi liên kết giữa khung chụp và bàn trượt) 1.1.1 Cơ cấu co – dãn ngáng chụp (20’ – 40’): Cơ cấu co, dãn ngáng chụp gồm hai xylanh thuỷ lực. Hai xylanh thủy lực này được đặt ngược chiều nhau, được lắp nằm trên dầm ngang của khung chụp hàng. Khi làm việc hai xylanh luôn hoạt động cùng một lúc. Đầu cần của piston liên kết với dầm đứng của khung chụp qua một khớp bản lề. Phần đuôi của xilanh được liên kết với dầm ngang cũng bằng một khớp bản lề. Xylanh thủy lực sang ngang là loại xylanh tác dụng hai chiều. Khi đầu cần piston được đẩy ra thì ống trượt và dầm đứng của khung chụp cũng được đẩy ra tương ứng với vị trí container 40 feet còn khi đầu cần piston kéo vào thì ống trượt và dầm đứng của khung chụp cũng được đẩy vào tương ứng với vị trí container 20 feet. 1.1.2 Cơ cấu xoay khoá gù: Cơ cấu xoay khoá gù được bố trí phía trên đầu của hai dầm đứng ở hai bên của khung chụp. Mỗi bên bao gồm 1 xylanh thuỷ lực xoay khoá gù. Đầu cần piston này được nối với chốt khoá gù thông qua một thanh truyền (tay của chốt xay gù), phần đuôi xylanh được nối với kết cấu thép dầm đứng, cả hai đầu cần, đuôi cần đều liên kết bằng khớp bản lề. Để dẫn dầu thuỷ lực cho các xylanh thuỷ lực xoay gù, có đường ống dẫn dầu luồn qua xích cuốn được đặt ở dầm ngang, rồi chạy dọc lên theo dầm đứng. Ngoài ra, trên cơ cấu xoay gù còn bố trí hệ thống khai báo tín hiệu đóng, mở khoá gù. Hệ thống này bao gồm các cảm biến sử dụng tín hiệu điện từ trường nhận biết các thông tin làm việc của cơ cấu rồi gửi thông báo về bộ phận điều khiển thông qua hệ thống mạng điện. (có 3 cảm biến: 2 cảm biến giới hạn hành trình đóng khoá gù, mở khoá gù, 1 cảm biến xác định việc chạm container). Và để thông báo qúa trình làm việc của cơ cấu, có các tín hiệu đèn báo (đèn xanh báo hiệu khoá gù đóng, đèn đỏ báo hiệu mở khoá gù, đèn màu cam (vàng) báo hiệu góc container đã vào đúng vị trí của gù). 1.1.3 Cơ cấu dịch ngang khung chụp: Cơ cấu dịch ngang khung chụp bao gồm một xylanh thuỷ lực được bố trí trên dầm ngang của khung chụp. Xylanh thuỷ lực này là loại xylanh thủy lực tác dụng hai chiều (đưa khung chụp hàng sang trái hoặc sang phải mà xe nâng vẫn đứng tại một vị trí). Xylanh thủy lực dịch khung chụp gồm một xylanh được lắp nằm giữa khung chụp hàng và bàn trượt. Đầu cần của piston liên kết với khung chụp hàng qua một khớp bản lề. Phần đuôi của piston xylanh được liên kết với bàn trượt qua một khớp bản lề. Khi đầu cần piston tiến sang trái, xylanh thủy lực đẩy khung chụp hàng sang trái. Ngược lại khi piston lùi sang phải thì nó kéo khung chụp hàng sang phải một đoạn chính bằng đoạn xylanh thủy lực lùi sang phải. 1.2 Kết cấu thép của xe nâng: Kết cấu thép của xe nâng chia thành hai cụm chính: Kết cấu thép phần chassis của xe nâng và phần kết cấu thép của bộ phận công tác. + Phần chassis của xe bao gồm toàn bộ phần khung xe. Trên đó bố trí cabin điều khiển, phần sàn xe, phần liên kết với hệ thống động lực của xe nâng (động cơ, thùng dầu, cầu trước, cầu sau của xe nâng...) + Phần kết cấu thép bộ phận công tác gồm: khung nâng, bàn trượt, kết cấu thép của khung chụp. - Khung nâng: Bao gồm hai khung là khung động và khung tĩnh. Hai khung đều có tiết diện được làm bằng thép chữ I. Giữa hai khung có thể trượt tương đối với nhau nhờ các con lăn. Khung tĩnh được liên kết với chassis của máy qua một khớp xoay, bên trên có các thanh ngang dùng để gia cường chống biến dạng khung tĩnh và liên kết với xi lanh thủy lực nghiêng khung để có thể nghiêng về phía trước hoặc phía sau khi nâng hàng. Trên khung động có lắp các con lăn (con lăn khung động) có nhiệm vụ dẫn hướng chuyển động cho khung động. Các con lăn này có chuyển động lăn trên bản cánh của khung tĩnh làm cho khung động có chuyển động tương đối so với khung tĩnh, kết cấu của xe nâng có một khung động. - Bàn trượt: Khung chụp hàng được lắp trên bàn trượt, liên kết giữa khung chụp hàng và bàn trượt là dùng móc định vị, khung chụp hàng sẽ trượt tương đối trên bàn trượt do đó bàn trượt cũng là một bộ phận chịu lực trực tiếp từ khung chụp hàng do tải trọng gây nên. - Khung chụp: Bao gồm dầm ngang (dầm ngoài, dầm trong) và dầm đứng, đều là thép dạng hộp mặt cắt tiết diện là hình chữ nhật. 1.3 Cơ cấu nâng: Cơ cấu nâng của xe nâng bao gồm khung nâng (khung động, khung tĩnh), hai xylanh thuỷ lực nâng khung, puly dẫn hướng, xích nâng. + Xylanh thủy lực nâng (gồm 2 xylanh thủy lực) làm việc đồng thời, liên kết với khung tĩnh thông qua bệ đỡ, đầu cần của piston thì liên kết với phần trên của khung động qua chốt còn phần đuôi của xylanh thủy lực thì liên kết với phần thân của khung tĩnh. Xylanh thủy lực nâng khung là loại xylanh thủy lực hoạt động một chiều theo chiều nâng, xylanh thủy lực này cùng với xích và puly xích tạo thành một hệ pa-lăng ngược hay còn gọi là pa-lăng tốc độ. Khi xylanh thủy lực hoạt động theo chiều nâng dẫn động làm cho bàn trượt chuyển động so với khung động và khung động chuyển động so với khung tĩnh. Kết quả bàn trượt và chạc được nâng lên đồng thời sẽ nâng hàng trên khung chụp lên theo (do cách bố trí của hệ pa-lăng ngược cho nên khi xylanh thủy lực nâng lên được một đoạn thì bàn trượt chuyển động được hai đoạn). Khi hạ bàn trượt xuống, nhờ trọng lượng hàng, bàn trượt và khung chụp hàng sẽ kéo piston của xylanh nâng hạ xuống. + Xích nâng gồm có hai sợi xích, là loại xích nhiều má, một đầu được gắn cố định với bàn trượt, đầu còn lại vòng qua puly xích và được gắn với khung tĩnh. Trục của hai puly xích được gắn cố định vào thanh ngang phía trên của khung động, làm nhiệm vụ tạo hệ palăng ngược cho cơ cấu nâng. Chiều cao nâng của xe lớn, có thể với lên tới 8 tầng container. Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu nâng 1.4 Cơ cấu nghiêng khung: Cơ cấu nghiêng khung dùng để điều chỉnh việc bốc xếp container thông qua điều chỉnh độ nghiêng của khung nâng sao cho chính xác, đạt năng suất cao. Cơ cấu bao gồm hai xylanh thuỷ lực nghiêng khung làm việc đồng thời lắp với hai thanh đứng của khung ngoài (khung tĩnh). Đầu cần của piston liên kết với khung ngoài qua một khớp bản lề, phần đuôi của xylanh được liên kết với chassis qua một khớp bản lề. Xylanh thủy lực nghiêng khung là loại xylanh thủy lực tác dụng hai chiều (nghiêng về phía trước, nghiêng ra phía sau). Khi đầu cần piston tiến về phía trước nó đẩy khung nâng xoay quanh khớp bản lề và nghiêng về phía trước. Ngược lại khi piston lùi về phía sau thì nó kéo khung nâng xoay quanh khớp bản lề và nghiêng về phía sau. Cơ cấu có thể giúp khung nâng nghiêng về phía trước 1 góc 20, phía sau 30. 1.5 Nguyên lý hoạt động của hệ thống thủy lực: 1.5.1 Sơ đồ thủy lực của xe nâng: Hình 1.3: Sơ đồ truyền động thuỷ lực 1. Van nạp điện tích luỹ 2. Van giới hạn áp suất 3. Van vi sai 4. Van ưu tiên dành cho mạch lái 5. Van giảm áp suất 6. Van an toàn làm mát mạch phanh 7. Điểm kiểm tra, mạch làm mát hệ thống thắng 8. Điểm kiểm tra áp suất 9. Điểm kiểm tra thủy lực chính 10. Điểm kiểm tra nạp điện tích luỹ 11. Điểm kiểm tra hệ thống lái 12. Van giới hạn áp suất chính 13. Bơm thủy lực 14. Lọc áp suất cao 15. Xi lanh nâng 16. Van một chiều tiết lưu 17. Xi lanh nghiêng 18. Xi lanh thay đổi độ rộng nâng hàng 19. Bộ phân phối lưu lượng 20. Xi lanh dịch khung chụp 21. Xi lanh thủy lực xoay gù 22. Lọc khí 23. Thùng dầu thủy lực 24. Van thủy lực lái 25. Xi lanh lái 26. Bình tích áp 27. Cung cấp cho hệ thống thắng 28. Mạch điều khiển van chính 29. Van điều khiển nâng 30. Van điều khiển nghiêng 31. Van điều khiển dịch khung chụp 32. Van điều khiển thay đổi độ rộng nâng hàng 33. Van điều khiển xi lanh xoay gù 34. Van xả tích năng 35. Cung cấp cho hệ thống làm mát phanh 1.5.2 Nguyên lý hoạt động: Bơm 16 là hai bơm đồng trục cung cấp dầu thủy lực hoạt động cho cầu lái và hệ thống công tác. Hệ thống công tác của xe nâng gồm: nâng khung, nghiêng khung, thay đổi độ rộng nâng hàng, dịch ngang bàn trượt và đóng mở gù. Đầu tiên, cho động cơ đốt trong hoạt động xe nâng ở trạng thái chưa làm việc, thì động cơ sẽ lai các bơm cùng hoạt động. Bơm 16 sẽ hút dầu từ thùng dầu thủy lực qua fin lọc 17, một đừơng dầu qua các van điều khiển của hệ thống công tác nhưng do ta chưa tác động vào cần điều khiển nên dầu thủy lực xuyên suốt qua các van rồi trở về thùng. Đồng thời lúc đó đường dầu thứ hai cũng từ bơm qua fin lọc, qua van vi sai đến van thủy lực lái, sau đó dầu đi về thùng chứa. * Xe nâng hoạt động đang ở chế độ nâng, hạ khung: Dầu thủy lực từ thùng chứa qua bơm, qua fin lọc rồi đến các cửa chờ: - Khi ta tác động vào cần điều khiển nâng hàng trên mạch điều khiển van chính 28 ở vị trí T của đơn nguyên thủy lực điều khiển nâng 29 thì dầu thủy lực từ cửa chờ đi theo đường dẫn à qua van một chiều tiết lưu 16 đến tác động vào ngăn phía dưới của xi lanh thủy lực nâng 15 làm cho piston chuyển động đi lên, dầu ở ngăn trên xilanh thủy lực nâng này đi về bồn chứa. Lúc đó xe hoạt động ở chế độ nâng. - Ngược lại, khi xe muốn hạ khung xuống thì ta tác động lên cần điều khiển nâng hàng trên mạch điều khiển van chính 28 ở vị trí P của đơn nguyên thủy lực điều khiển nâng 29 thì dưới tác dụng của trọng lượng nâng sẽ đẩy piston đi xuống làm cho dầu thủy lực ở phía ngăn dưới của xi lanh thủy lực nâng 15 đi qua van một chiều tiết lưu 16 đến cửa của đơn nguyên thủy lực điều khiển nâng 29 rồi theo đường dẫn å. Sau đó dầu theo đường dầu hồi đi về bồn chứa. Lúc đó xe hoạt động ở chế độ hạ. * Xe nâng hoạt động đang ở chế độ nghiêng khung: Dầu thủy lực từ thùng chứa qua bơm, qua fin lọc rồi đến các cửa chờ: - Khi ta tác động vào cần đều khiển nghiêng khung trên mạch điều khiển van chính 28 ở vị trí T của đơn nguyên thủy lực điều khiển nghiêng khung 30 thì dầu thủy lực từ cửa chờ đi theo đường dẫn à đến tác động vào ngăn phía trên của hai xi lanh thủy lực nghiêng khung 17 làm cho piston chuyển động đi xuống, dầu ở ngăn dưới của hai xilanh thủy lực nghiêng khung này đi theo đường ống đến cửa của đơn nguyên thủy lực điều khiển nghiêng khung 30 rồi theo đường dẫn ß. Sau đó theo đường dầu hồi trở về bồn chứa. Lúc đó xe hoạt động ở chế độ nghiêng khung về phía sau. - Ngược lại, khi ta tác động lên cần đều khiển nghiêng khung trên mạch điều khiển van chính 28 ở vị trí P của đơn nguyên thủy lực điều khiển nghiêng khung 30. Lúc đó, dầu thủy lực từ cửa chờ đi theo đường dẫn æ đến tác động vào ngăn phía dưới của hai xi lanh thủy lực nghiêng khung 17 làm cho piston chuyển động đi lên, dầu ở ngăn trên của hai xi lanh thủy lực nghiêng khung này đi theo đường ống đến cửa của đơn nguyên thủy lực điều khiển nghiêng khung 30 rồi theo đường dẫn å. Sau đó theo đường dầu hồi trở về bồn chứa. Lúc đó xe hoạt động ở chế độ nghiêng khung về phía trước. * Xe nâng hoạt động đang ở chế độ co dãn ngáng (20’ – 40’): Dầu thủy lực từ thùng chứa qua bơm, qua fin lọc rồi đến các cửa chờ: - Khi ta tác động vào cần đều khiển co dãn ngáng trên mạch điều khiển van chính 28 ở vị trí T của đơn nguyên thủy lực điều khiển co dãn ngáng 31 thì dầu thủy lực từ cửa chờ đi theo đường dẫn à đến tác động vào ngăn phía trên của hai xi lanh thủy lực co dãn ngáng 18 làm cho piston chuyển động đi xuống, dầu ở ngăn dưới của hai xi lanh thủy lực nghiêng khung này đi theo đường ống đến cửa của đơn nguyên thủy lực điều khiển nghiêng khung 31 rồi theo đường dẫn ß. Sau đó theo đường dầu hồi trở về bồn chứa. Lúc đó xe hoạt động ở chế độ co ngáng. - Ngược lại, khi ta tác động lên cần đều khiển co dãn ngáng trên mạch điều khiển van chính 28 ở vị trí P của đơn nguyên thủy lực điều khiển co dãn ngáng 31. Lúc đó, dầu thủy lực từ cửa chờ đi theo đường dẫn æ đến tác động vào ngăn phía dưới của hai xi lanh thủy lực co dãn ngáng 18 làm cho piston chuyển động đi lên, dầu ở ngăn trên của hai xi lanh thủy lực co dãn ngáng này đi theo đường ống đến cửa của đơn nguyên thủy lực điều khiển co dãn ngáng 31 rồi theo đường dẫn å. Sau đó theo đường dầu hồi trở về bồn chứa. Lúc đó xe hoạt động ở chế độ dãn ngáng. * Xe nâng hoạt động đang ở chế độ dịch khung chụp: Dầu thủy lực từ thùng chứa qua bơm, qua fin lọc rồi đến các cửa chờ: - Khi ta tác động vào cần đều khiển co dãn ngáng trên mạch điều khiển van chính 28 ở vị trí T của đơn nguyên thủy lực điều khiển dịch khung chụp 32 thì dầu thủy lực từ cửa chờ đi theo đường dẫn à đến tác động vào ngăn phía trên của xi lanh thủy lực dịch khung chụp 20 làm cho piston chuyển động đi xuống, dầu ở ngăn dưới của hai xi lanh thủy lực dịch khung chụp này đi theo đường ống đến cửa của đơn nguyên thủy lực điều khiển dịch khung chụp 32 rồi theo đường dẫn ß. Sau đó theo đường dầu hồi trở về bồn chứa. Lúc đó xe hoạt động ở chế độ dịch khung chụp sang trái. - Ngược lại, khi ta tác động lên cần đều khiển dịch khung chụp trên mạch điều khiển van chính 28 ở vị trí P của đơn nguyên thủy lực điều khiển dịch khung chụp 32. Lúc đó, dầu thủy lực từ cửa chờ đi theo đường dẫn æ đến tác động vào ngăn phía dưới của xi lanh thủy lực dịch khung chụp 20 làm cho piston chuyển động đi lên, dầu ở ngăn trên của xi lanh thủy lực dịch khung chụp này đi theo đường ống đến cửa của đơn nguyên thủy lực điều khiển dịch khung chụp 32 rồi theo đường dẫn å. Sau đó theo đường dầu hồi trở về bồn chứa. Lúc đó xe hoạt động ở chế độ dịch khung chụp sang phải. * Xe nâng hoạt động đang ở chế độ xoay đóng, mở chốt gù: Dầu thủy lực từ thùng chứa qua bơm, qua phin lọc rồi đến các cửa chờ: - Khi ta tác động vào cần đều khiển xoay đóng, mở chốt gù trên mạch điều khiển van chính 28 ở vị trí T của đơn nguyên thủy lực điều khiển xoay đóng, mở chốt gù 33 thì dầu thủy lực từ cửa chờ đi theo đường dẫn à đến tác động vào ngăn phía dưới của hai xi lanh thủy lực xoay đóng, mở chốt gù 21 làm cho piston chuyển động đi lên, dầu ở ngăn trên của hai xilanh thủy lực xoay đóng, mở chốt gù này đi theo đường ống đến cửa của đơn nguyên thủy lực điều khiển xoay đóng, mở chốt gù 33rồi theo đường dẫn ß. Sau đó theo đường dầu hồi trở về bồn chứa. Lúc đó xe hoạt động ở chế độ đóng chốt gù. - Ngược lại, khi ta tác động lên cần đều khiển xoay đóng, mở chốt gù trên mạch điều khiển van chính 28 ở vị trí P của đơn nguyên thủy lực điều khiển xoay đóng, mở chốt gù 33. Lúc đó, dầu thủy lực từ cửa chờ đi theo đường dẫn æ đến tác động vào ngăn phía trên của hai xi lanh thủy lực xoay đóng, mở chốt gù 21 làm cho piston chuyển động đi xuống, dầu ở ngăn dưới của hai xilanh thủy lực xoay đóng, mở chốt gù này đi theo đường ống đến cửa của đơn nguyên thủy lực điều khiển xoay đóng, mở chốt gù 33 rồi theo đường dẫn å. Sau đó theo đường dầu hồi trở về bồn chứa. Lúc đó xe hoạt động ở chế độ mở chốt gù. * Hệ thống lái: Dầu thủy lực từ bơm qua fin lọc đến van vi sai qua van điều khiển XLTL lái: - Khi ta xoay vô lăng sang trái thì cho phép dầu thủy lực qua động cơ thủy lực lái để đổi hướng rồi sau đó theo đường dẫn ã đến tác động vào ngăn dưới của xi lanh thủy lực lái, đẩy piston đi lên. Dầu thủy lực từ ngăn trên theo đường ống đến cửa của đơn nguyên thủy lực điều khiển lái rồi theo đường dẫn â, đến đường dầu hồi và về bồn chứa. Làm xe đổi hướng lái sang trái. - Ngược lại, khi ta xoay vô lăng sang phải thì cho phép dầu thủy lực qua động cơ thủy lực lái để đổi hướng rồi sau đó theo đường dẫn ä đến tác động vào ngăn trên của xi lanh thủy lực lái, đẩy piston đi xuống. Dầu thủy lực từ ngăn dưới theo đường ống đến cửa của đơn nguyên thủy lực điều khiển lái rồi theo đường dẫn æ, đến đường dầu hồi và về bồn chứa. Làm xe đổi hướng lái sang phải. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC CƠ CẤU KHUNG CHỤP CONTAINER 2.1 Tính toán cơ cấu co – dãn ngáng chụp (20’ – 40’): Cơ cấu co, dãn ngáng chụp hoạt động nhờ lực đẩy của hai xylanh thuỷ lực bố trí ngược chiều nhau khi ngáng ở trạng thái không mang hàng. Hai xylanh này hoạt động đồng thời, cùng 1 lực đẩy nhưng đẩy hai phần khác nhau của dầm ngang nằm trong của ngáng nên khi tính toán ta tính cho một xylanh thuỷ lực. * Các số liệu cần thiết để tính toán (Các số liệu được thu thập từ thông số kĩ thuật của xe nâng và lấy theo kinh nghiệm): Trọng lượng toàn bộ xe nâng: W = 37080 (kg) Trọng lượng ngáng chụp: WN = 6172 (kg) Trọng lượng phần dầm đứng + phần dầm ngang phía trong: W2 = 3800 (kg) Áp suất làm việc của bộ phận công tác: P1 =130 bar » 130 (kG/cm2) Chiều dài làm việc của xylanh co – dãn ngáng (hành trình của piston) là: l1 = 3000 (mm) Thời gian thực hiện việc co (dãn) ngáng từ vị trí 20 feet đến vị trí 40 feet khoảng t = 6 (s). Vận tốc của phần trọng lượng của cơ cấu (W2) khi thực hiện co (dãn) ngáng là: Gia tốc ở thời điểm tức thời Dt = 1s: Lực đẩy cần thiết để thực hiện việc co (dãn) ngáng: Và lực đẩy cần thiết trên cũng chính là ứng lực cần thiết trên cần piston của xylanh thuỷ lực co, dán ngáng S1 = 1900 (kG) Đường kính trong của xylanh thuỷ lực co, dãn ngáng xác định theo công thức: (8.15) – [1] Trong đó: + Z: số XLTL co, dãn ngáng. Ta tính cho 1 xylanh thuỷ lực nên Z = 1 + p1: áp suất làm việc của cơ cấu. p1 = 130 (kG/cm2) + SDp1: tổn hao áp suất. SDp1 = 0,12´p1 + he = 0,96: hiệu suất cơ khí của xylanh thuỷ lực. + hn = 0,98: hiệu suất của cặp ổ liên kết khớp. Vậy ta chọn theo tiêu chuẩn là D1 = 5 (cm) Căn cứ vào đường kính piston (đường kính trong của xylanh thuỷ lực) DX và hành trình của piston lX ta sẽ chọn được xylanh thuỷ lực (trong bảng tài liệu kĩ thuật) 2.2 Tính toán cơ cấu xoay chốt khoá container (khoá gù): 2.2.1 Tính chọn xylanh thuỷ lực xoay khoá gù: Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu xoay khóa gù Cơ cấu xoay khoá gù có tác dụng xoay để đóng, mở chốt khoá giữa góc liên kết container và ngáng chụp của xe nâng. Xylanh thuỷ lực xoay gù tạo lực đẩy thanh liên kết gù làm xoay trục của khoá gù một góc 900. Dựa vào kích thước chọn sơ bộ của thanh liên kết gù (chiều dài thanh liên kết) và góc xoay gù, ta có thể tìm được hành trình của piston xylanh thuỷ lực xoay gù. Ta thiết lập họa đồ vị trí cho cơ cấu, từ đó xác định được hành trình của piston là: S2 = 10 (cm). Áp lực làm việc của xylanh: p2 = 1 bar » 1 (kG/cm2) Khối lượng phần khoá gù, phần thanh liên kết gù là: m3 = 32 (kg) Thời gian thực hiện việc đóng, mở gù là: t = 1,5 (s) Vận tốc đóng, mở gù là: Gia tốc ở thời điểm tức thời Dt = 1s: Lực đẩy cần thiết để thực hiện việc đóng mở gù: Và lực đẩy cần thiết trên cũng chính là ứng lực cần thiết trên cần piston của xylanh xoay gù S2 = 3,2 (kG) Đường kính trong của xylanh thuỷ lực co, dãn ngáng xác định theo công thức: (8.15) – [1] Trong đó: + Z: số XLTL co, dãn ngáng. Ta tính cho 1 xylanh thuỷ lực nên Z = 1 + p2: áp suất làm việc của cơ cấu. p2 = 1 (kG/cm2) + SDp2: tổn hao áp suất. SDp2 = 0,12´p1 + he = 0,96: hiệu suất cơ khí của xylanh thuỷ lực. + hn = 0,98: hiệu suất của cặp ổ liên kết khớp. Vậy ta chọn theo tiêu chuẩn là DX = 3 (cm) Căn cứ vào đường kính piston (đường kính trong của xylanh thuỷ lực) D2 và hành trình của piston l2 ta sẽ chọn được xylanh thuỷ lực (trong bảng tài liệu kĩ thuật) 2.2.2 Tính chọn các bộ phận của cơ cấu xoay gù: Thanh liên kết gù cấu tạo là tấm thép có một đầu liên kết khớp bản lề với xylanh thuỷ lực xoay gù, một đầu liên kết với trục của khoá gù. Thanh liên kết có tác dụng truyền lực từ xylanh thuỷ lực đến khoá gù để đóng, mở gù. Vì lực truyền không lớn nên thanh liên kết có thể làm bằng thép 35 thường hoá, hoặc có thể làm bằng gang đúc. Khoá gù được chế tạo theo tiêu chuẩn từ loại thép 40X tôi cải thiện nhằm tăng độ cứng chịu được sức nặng của container. Ngoài ra còn có các bulông, tấm đệm, để liên kết các giá đỡ xylanh, khoá gù với khung ngoài của cơ cấu... Ta lựa chọn theo tiêu chuẩn của máy mẫu. 2.3 Tính chọn kết cấu thép ngáng chụp: 2.3.1 Vật liệu chế tạo: Kết cấu thép của ngáng nâng được làm từ thép hợp kim, loại thép 35X thường hóa có các tính chất sau: Mo-đun đàn hồi: E = 2,1.106 (KG/cm2) Mo-đun đàn hồi trượt: G = 0,84.106 (KG/cm2) Giới hạn chảy: Giới hạn bền: Độ dãn dài khi đứt: % Trọng lượng riêng: 2.3.2 Ứng suất cho phép: Kết cấu thép ngáng nâng được thiết kế tính toán theo phương pháp ứng suất cho phép trong đó: Ứng suất phát sinh trong kết cấu do tác dụng của tải trọng không được vượt quá trị số ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo kết cấu: Trong đó: : ứng suất tương đương phát sinh trong kết cấu do tác dụng của tải trọng. Theo lý thuyết bền 3 của tài liệu [3]: []: trị số ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo kết cấu được tính: Với: n = 1,4 - 1,6: hệ số dự trữ độ bền của vật liệu. 2.3.2 Đặc trưng hình học của tiết diện chịu lực: Hình 2.2: Mắt cắt dầm ngang của ngáng chụp Phần dầm ngang của ngáng chụp bao gồm 3 đoạn dầm đều làm theo dạng tiết diện hình ống lồng, mặt cắt dạnh hình chữ nhật: - Đoạn dầm ngoài (dầm chính): bao gồm 4 đoạn hàn lại với nhau có chiều dài l = 5,5 m và tiết diện cần không thay đổi suốt chiều dài đoạn cần. - Đoạn dầm trong (dầm phụ): bao gồm hai đoạn tiết diện cần không thay đổi trong suốt chiều dài cần. Trong đó, một dầm có tiết diện nhỏ hơn dầm còn lại để có thể lồng vào trong dầm phụ còn lại. Hai đoạn dầm phụ có tiết diên nhỏ hơn đoạn dầm chính để lồng vào trong dầm chính khi thực hiện việc co, dãn ngáng lúc làm việc. - Phần đuôi của đoạn cần phụ có gắn các con lăn để dẫn hướng chuyển động cho đoạn cần phụ chạy trong lòng đoạn cần chính. Các con lăn này lăn trên các thanh thép của đoạn cần chính. - Ta có tiết diện chịu lực của đoạn cần chính và cần phụ được cấu tạo từ thép định hình dạng hộp. Phần dầm đứng cũng được cấu tạo từ thép định hình dạng hộp, bao gồm hai đoạn bố trí ở hai đầu của dầm ngang. Phần dầm đứng một đầu được hàn vuông góc với đầu của dầm ngang phụ, một đầu được hàn với cụm cơ cấu xoay khoá gù. 1. Đặc trưng hình học của dầm ngang phía ngoài (dầm ngang chính): Hình 2.3: Mặt cắt dầm ngoài Diện tích của tiết diện dầm chính: Với: - Mô men quán tính đối với mặt cắt ngang theo phương X: Mặt cắt ngang của tiết diện dầm ngang là hình chữ nhật nên mô men quán tính được tính theo công thức (4.14) – [3]: Với: : Mô men quán tính đối với diện tích : : Mô men quán tính đối với diện tích : Vậy: - Mô men quán tính đối với mặt cắt ngang theo phương Y: Với: : Mô men quán tính đối với diện tích : : Mô men quán tính đối với diện tích : Vậy: 2. Đặc trưng hình học của dầm ngang phía trong (dầm ngang phụ): Diện tích của tiết diện dầm phụ: Với: Hình 2.4: Mặt cắt dầm ngang phụ - Mô men quán tính đối với mặt cắt ngang theo phương X: Với: : Mô men quán tính đối với diện tích : : Mô men quán tính đối với diện tích : Vậy: - Mô men quán tính đối với mặt cắt ngang theo phương Y: Với: : Mô men quán tính đối với diện tích : : Mô men quán tính đối với diện tích : Vậy: 3. Đặc trưng hình học của dầm ngang phía trong cùng (dầm phụ nhỏ nhất): Hình 2.5: Mặt cắt dầm ngang trong cùng Diện tích của tiết diện dầm phụ trong cùng: Với: - Mô men quán tính đối với mặt cắt ngang theo phương X: Với: : Mô men quán tính đối với diện tích : : Mô men quán tính đối với diện tích : Vậy: - Mô men quán tính đối với mặt cắt ngang theo phương Y: Với: : Mô men quán tính đối với diện tích : : Mô men quán tính đối với diện tích : Vậy: CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NÂNG KHUNG 3.1 Lực cản chuyển động nâng: Máy nâng được thiết kế với sức nâng 8 tấn và chuyên dùng nâng container rỗng nên ta dựa vào các thông số của máy mẫu, dựa vào bảng 16 – tài liệu [1] để có các thông số ban đầu cần thiết để tính toán. 3.1.1 Ứng lực cần thiết trên piston trụ của xy lanh thuỷ lực nâng (kG): (8.2) – [1] Trong đó: Lực cản chuyển động nâng do trọng lượng hàng nâng và nâng bàn nâng cùng với chạc. Lực cản chuyển động nâng do trọng lượng khung động, piston của xy lanh thủy lực nâng, cùng dầm ngang (trục puly xích), puly xích và các nhánh xích nâng hàng. Lực cản chuyển động lăn trên các con lăn chính lăn trên thanh dẫn hướng. Lực cản chuyển động lăn trên các con lăn phụ trên các thanh dẫn hướng của nó. Hình 3.1: Sơ đồ tính cơ cấu nâng khung 1. Tính lực cản . Ta có công thức tính: (8.3) – [1] Trong đó: : Hiệu suất cơ khí của xi lanh thủy lực nâng. : Hiệu suất cơ khí của bộ truyền xích (xích nâng hàng được dẫn hướng qua con lăn lắp trên dầm ngang) Trọng lượng hàng nâng định mức. Trọng lượng bàn nâng và ngáng chụp. Trọng lượng khung động cùng piston trụ (phần chuyển động) của XLTL nâng và dầm ngang (trục) đỡ các con lăn dẫn hướng xích nâng. - Khối lượng phần khung động: : Chiều dài khung động. Theo tài liệu máy nâng ta có thể tính được chiều dài khung động như sau: Trong đó: H – Chiều cao nâng hàng lớn nhất H = 19000 (mm) a1 – Khoảng cách giữa hai con lăn chính lắp trên khung ngoài và khung trong (khoảng cách thẳng đứng) a = a1 = 950 (mm) Dk – Đường kính con lăn chính, Dk = 270 (mm) (a1, Dk được tra trong bảng 16 – tài liệu [1]) Vậy: m: khối lượng khung động, piston trụ, xà ngang của xy lanh TL nâng (nâng cùng hàng) phân bố trên 1 mét chiều cao thiết bị nâng (kg/m) m = 300 (kg/m) (tra bảng 16 – [1]) Ta tính được: GB = 300 ´ 10,72 = 3216 (kG) Do đó: Phản lực phần trên các con lăn chính khung ngoài: RH Phản lực phần trên các con lăn chính khung trong: RB Phản lực trên các con lăn chính trên bàn nâng: RK (8.4) – [1] b, b1: tay đòn đặt các lực QH, QK tương đối so với trụ của nhánh xích nâng phía trước của xích nâng hàng (số liệu trong máy mẫu) b = 122 (cm) b1 = 12 (cm) 2. Lực cản lăn khi con lăn chính chuyển động lăn trên thanh dẫn hướng w: Hệ số cản lăn chung của các con lăn chính: m: Hệ số ma sát cục bộ, tính đến sự lăn của các con lăn trên đường vành trong của ổ: m = 0,015; dk = 0,2 ´ Dk f: Hệ số ma sát lăn (cm) f = 0,04 (cm) - Phản lực phụ gây bởi cặp lực 2F do kẹp lệch tâm của nhánh xích nâng hàng trên vỏ của XLTL nâng tương đối so với trục của piston với tay đòn l2: (8.7) – [1] Trong đó: l2: khoảng cách từ trục xy lanh nâng hàng đến mặt sau xích nâng l2 = 14,5 (cm) S: Lực căng trên nhánh xích nâng hàng (kG) H1 = H + a: chiều cao tính từ khớp bản lề liên kết XLTL nâng với khung ngoài (cm) H1 = H +a = 19 + 0,95 = 19,95 (m) = 1995 (cm) (8.8) – [1] - Phản lực phụ tác dụng lên các con lăn khung ngoài : (8.9) – [1] Trong đó: h: khoảng cách từ trục con lăn dưới khung động đến trục con lăn dẫn hướng xích nâng trên thanh ngang (trục puly xích) hoặc là thanh ngang trên khung động Từ đó, ta tính được lực cản lăn (kG): Khi nâng hàng, lực cản lớn nhất phát sinh do phản lực trên các con lăn phụ của bàn nâng và cả các con lăn phụ trên khung ngoài, khung trong, khi máy nâng làm việc đứng trên mặt nền có độ nghiêng theo phương ngang là b = 3o. 3. Lực cản lăn các con lăn phụ lăn trên thanh dẫn hướng của nó khi nâng hàng : (8.10) – [1] - XK: phản lực trên các con lăn phụ của bàn nâng (kG) (8.11) – [1] - XH: phản lực trên các con lăn phụ của khung ngoài (8.12) – [1] Trong đó: - c: khoảng cách theo chiều cao giữa con lăn dưới bàn nâng và con lăn trên ở khung ngoài c = 0,5 ´ H – a = 0,5 ´ 19 – 0,95 = 8,55 (m) = 855 (cm) - m1: khoảng cách từ trục con lăn chính dưới khung động đến đầu mút tự do (thấp nhất) của khung động. Chọn sơ bộ: m1 = 15 (cm) Hệ số cản lăn chung của các con lăn phụ (8.14) – [1] : Đường kính con lăn phụ (đường kính ngoài) . Chọn : Đường kính con lăn phụ (đường kính trong): . Chọn : Hệ số ma sát trượt. - XB: Phản lực trên các con lăn phụ của khung trong: Từ đó, ta tính được lực cản: Vậy, từ các kết quả trên ta tính được ứng lực SX: 3.2 Tính chọn xylanh thuỷ lực nâng: * Xác định đường kính piston trụ của XLTL nâng: Đường kính piston trụ của xy lanh thuỷ lực nâng xác định theo công thức: (8.15) – [1] Trong đó: + SX: Ứng lực cần thiết cho xy lanh thuỷ lực nâng: SX = 34378,31 (kG) + Z: số XLTL co, dãn ngáng. Có 2 xylanh thuỷ lực nên: Z = 2 + pX: áp suất làm việc của cơ cấu. pX = 210 (kG/cm2) + SDpX: tổn hao áp suất. SDpX = 0,12´pX + he = 0,96: hiệu suất cơ khí của xylanh thuỷ lực. + hn = 0,98: hiệu suất của cặp ổ liên kết khớp. Tra theo bảng 52 – tài liệu [5] theo tiêu chuẩn ta có: DX = 13 (cm) * Hành trình của piston trụ: hX = 0,5´H = 0,5´19 = 9,5 (m) = 950 (cm) Căn cứ vào đường kính DX, và hành trình hX của piston trụ nâng, ta chọn xylanh thuỷ lực phù hợp với yêu cầu 3.3 Tính chọn bơm thuỷ lực: Căn cứ vào tốc độ nâng hàng của máy nâng là: Vn = 15 (m/phút) Đường kính xylanh (mm): DX = 130 (mm) Trong các loại máy xếp dỡ thông thường ta thường sử dụng loại bơm bánh răng hoặc bơm thủy lực piston rôto hướng trục (đối với loại xe nâng này, người ta dùng bơm piston rôto hướng trục loại đĩa nghiêng) với các thông số cơ bản: - Lưu lượng làm việc của bơm: QB = 400 – 500 (lít/phút). - Tốc độ quay của bơm: n = 1500 – 2000 (vòng/phút). - Hiệu suất tổng: 0,6 – 0,85. Ta chọn bơm bánh răng vì có nhiều ưu điểm như: kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, chắc chắn, làm việc tin cậy, tuổi thọ cao, kích thước nhỏ gọn và có thể chịu quá tải trong một thời gian ngắn. Lưu lượng của chất lỏng (lít/phút): (8.16) – [1] Với: i = 2: bội suất pa lăng xích D = 13 cm: V=15 (m/phút) = 150 (dm/phút): Tốc độ nâng hàng định mức Vậy ta chọn bơm bánh răng với các thông số trên đã thoả mãn điều kiện. Công suất cần thiết (tính bằng mã lực) để dẫn động bơm thủy lực: (8.20) – [1] Với: ηe = 0,96: Hiệu suất cơ khí của bơm ηtt = 0,90: Hiệu suất thể tích của bơm p: Áp suất công tác trong hệ thống thủy lực (kG/cm2). p = 210 (kG/cm2) 3.4 Tính toán kiểm tra cụm con lăn: Con lăn chính lăn trên bản cánh của khung, con lăn phụ lăn trên bản thành của khung. Tiếp xúc giữa con lăn và khung là tiếp xúc đường với chiều rộng bằng chiều rộng của con lăn. Con lăn được chế tạo bằng thép Mn 50Г (theo tiêu chuẩn ГOCT 500-58) để chống mài mòn tốt. Ứng suất tiếp xúc phụ thuộc vào trạng thái bề mặt làm việc của các chi tiết. Thép Mn 50G có 3.4.1 Tính toán con lăn chính: Con lăn chính chịu áp lực P gây ra ứng suất tiếp xúc, vòng ngoài của con lăn chính được kiểm tra theo ứng suất tiếp xúc. Tiếp xúc con lăn với thanh dẫn hướng là tiếp xúc đường nên ta kiểm tra con lăn theo công thức (8.22) – [1]: P1 = R = 11053,3 (kG): áp lực tác dụng lên con lăn chính. b = 65 (mm): chiều rộng con lăn R: bán kính con lăn chính. f: hệ số ma sát của con lăn trượt trên bề mặt đường dẫn hướng, chọn f = 1 Từ đó suy ra: Vậy con lăn chính đủ bền. 3.4.2 Tính toán con lăn phụ: Con lăn phụ chịu áp lực: P2 = XH = 8710,97 (kG) Đường kính con lăn phụ: Bán kính con lăn phụ: Tương tự ứng suất của con lăn phụ: Trong đó: b2 = 50 (mm): chiều dày con lăn phụ. Từ đó suy ra: Vậy con lăn phụ đủ bền. 3.4.3 Tính toán ổ đỡ con lăn chính: Con lăn được lắp trên trục, giữa con lăn chính và trục là ổ đỡ. Do tải trọng tác dụng vào con lăn luôn thay đổi vì vậy để tính con lăn ta phải dựa vào tải trọng tương đương: Với: a = 95 (cm). b1 = 12 (cm). l1 = 17,5 (cm) b = 122 (cm). Q = 8000 (kG): trọng lượng hàng nâng. GK = 6172 (kG): trọng lượng khung chụp Nên: Tải trọng tác dụng lên con lăn khi có hàng: Tải trọng tác dụng lên con lăn khi không có hàng: Từ đó ta xác định được: Hệ số khả năng làm việc của ổ lăn: Chọn số giờ làm việc của ổ lăn: h = 2000 (giờ). Số vòng quay của con lăn: n = 40 (vg/ph). Vậy hệ số khả năng làm việc của ổ là: C = 174808,72 Tra bảng 18P tài liệu [4] chọn loại ổ đũa côn đỡ chặn theo tiêu chẩn với số hiệu 2007118 ứng với hệ số khả năng làm việc C = 182000 (daN) với đường kính trong d = 90 (mm) và đường kính ngoài D = 140 (mm). Ký hiệu d D B C 2007118 90 140 30 182000 3.4.4 Tính ổ đỡ con lăn phụ: Kết cấu con lăn phụ gồm: trục con lăn phụ, bạc đỡ và ống chốt mà không có ổ đỡ nên ta không cần đi tính chọn ổ đỡ con lăn phụ. 3.5 Tính chọn xích nâng và puly xích: a. Xích nâng (loại thiết bị được tiêu chuẩn hóa) Tính chọn xích nâng căn cứ vào lực kéo căng trong xích (tương tự như tính chọn cáp). Ta có công thức trang 13 – [1]: Trong đó: Smax: lực căng lớn nhất trên một nhánh xích. Smax = 7365,96 (kG) Sđ: tải trọng phá hỏng xích n: hệ số an toàn. n = 4,5 – 6,5 Theo bảng III.11 – [6]: ta chọn xích có Sđ như sau: Xích loại II có số hiệu GOCT 191 – 63 (con lăn dẫn hướng), đinh tán đặt trên vòng đệm, Sđ = 50000 (kG) Bước xích t = 80 (mm), chiều rộng b = 60 (mm) Khối lượng trên 1m chiều dài: 23 (kg) b. Puly dẫn hướng xích nâng: - Lực tác dụng lên puly: P = 2´Smax = 2´7365,96 = 14731,92 (kG) - Đường kính puly được xác định lả: Dpuly = (10 – 25).b Chọn puly: Dpuly = 160 (mm) Chiều rộng puly: L = 70 (mm) CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CƠ CẤU NGHIÊNG KHUNG Ta tính toán cho cơ cấu nghiêng khung khi máy ở vị trí tính toán mà cơ cấu phải chịu các tải trọng tác dụng sau: - Ứng lực tác dụng lên cần piston phát sinh khi nâng có hàng và nghiêng về phía trước 1 góc . Trọng tâm của hàng tại chiều cao nâng hàng lớn nhất nằm giữa 2 con lăn bàn trượt. - Trọng tâm của bàn trượt và chạc nằm giữa chiều dày của bàn trượt. - Trọng tâm của khung nâng nằm ở giữa khung. 4.1. Tính ứng lực cần thiết cho xylanh thuỷ lực nghiêng khung: Ta có các quy ước kí hiệu sau: + Góc nghiêng khung về phía trước: + Góc nghiêng khung về phía sau: + Q: trọng lượng hàng nâng bằng trọng lượng định mức, Q = 8 (T) + GK , Gb , GH: trọng lượng của bàn nâng và khung chụp, trọng lượng của khung trong, khung ngoài. + H1 , H2 , H3 , H4 : là chiều cao từ chốt bản lề xoay khung đến các trọng tâm đặt các trọng lượng Q, GK , Gb , GH và chốt liên kết đầu piston của xylanh thuỷ lực nghiêng với khung ngoài. + b’ : khoảng cách từ trọng tâm mã hàng đến con lăn bàn trượt. + b’1: khoảng cách từ trọng tâm bàn trượt và chạc đến con lăn bàn trượt. Với b, b1, l1 được tra theo bảng 16 của sách máy nâng tự động ta có: b = 122 (cm); b1 = 12 (cm); l1 = 17,5 (cm) + b2 : khoảng cách giữa chốt bản lề xoay khung và cần piston của xylanh thuỷ lực xoay khung. b2 = 35 (cm) (b2 được chọn dựa vào máy mẫu) + a: khoảng cách theo phương nằm ngang từ giữa khung đến tâm xoay khung nâng, a = 38 (cm) (a được chọn dựa vào máy mẫu) + : góc nghiêng đặt xylanh thuỷ lực nghiêng khung so với phương ngang. (được chọn dựa vào máy mẫu) + S’X: ứng lực cần thiết tác dụng lên cần piston của xilanh thuỷ lực nghiêng khung. Hình 4.1: Sơ đồ tính cơ cấu nghiêng Ta xét tổng momen cho cơ cấu nghiêng khung khi khung mang hàng nghiêng về phía trước 1 góc Ta có: Từ đó ta có : Với: H1 = 950 (cm) H2 = 845 (cm) H3 = 587 (cm) H5 = 315 (cm) a = 20 j = 550 GK = 6172 (kG) Gb = 3216 (kG) GH = 3530 (kG) b1’ = 29,5 (cm) a = 38 (cm) b2 = 35 (cm) Thay các giá trị vào biểu thức ta có: 4.2. Tính chọn xylanh piston thuỷ lực nghiêng khung: * Đường kính trong của xylanh thuỷ lực nghiêng khung Sau khi xác định ứng lực cần thiết của XLTL nghiêng khung ta có thể tính chọn được đường kính trong cần thiết của XLTL qua công thức (8.26) – [1]: Trong đó:0 Dt - đường kính trong của xylanh thuỷ lực nghiêng khung. S’X - ứng lực cần thiết cho xylanh nghiêng khung. S’X = 17954,88 (kG) Z - số xylanh thuỷ lực nghiêng khung. Z =2. p - áp suất làm việc cuả chất lỏng thuỷ lực. p = 180 (kG/cm2) - độ hao hụt áp suất trong suốt quá trình đường đi của chất lỏng thuỷ lực. - hiệu suất cơ khí của xilanh thuỷ lực. = 0,96. - hiệu suất ổ đỡ của xilanh thuỷ lực. = 0,98 . Ta tính được: Ta chọn: Dt = 9 (cm). Suy ra đường kính ngoài của xylanh thuỷ lực nghiêng: Ta chọn: Dn = 11 (cm) = 110 (mm). Xylanh thuỷ lực nâng được chọn theo tiêu chuẩn là loại xylanh thành dày được chế tạo bằng thép 45 có đường kính trong Dt = 9 (cm) và Dn = 11 (cm). * Hành trình của piston nghiêng khung: Hành trình của piston của xylanh nghiêng khung được xác định trên cơ sở vẽ họa đồ vị trí của khung nâng và XLTL nghiêng khung. Căn cứ vào liên kết giữa khung nâng và xylanh thủy lực nghiêng khung, liên kết giữa xylanh thủy lực với chassis của xe nâng, góc nghiêng của xylanh thủy lực để vẽ họa đồ vị trí. Ta có: Chiều dài xylanh thủy lực lúc nghiêng góc giới hạn phía trước 20 là: Chiều dài xylanh thủy lực lúc nghiêng góc giới hạn về phía sau 30 là: (Xác định từ họa đồ) Vậy hành trình piston là: Từ D’X, hành trình piston (H) ta chọn xylanh thủy lực nghiêng khung (theo tài liệu kỹ thuật, tài liệu [5]). CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP KHUNG NÂNG Khung nâng bao gồm một khung ngoài (khung tĩnh) và khung trong (khung động). Khi làm hàng, khung nâng là một kết cấu không gian chịu tác dụng của các tải trọng: - Tải trọng tác dụng có phương vuông góc với mặt phẳng khung nâng - Tải trọng tác dụng nằm trong mặt phẳng khung nâng - Các thanh đứng của khung đóng vai trò thanh dẫn hướng cho các con lăn chịu tác dụng của tải trọng cục bộ do áp lực của các con lăn gây ra. Khung nâng thường được chế tạo từ thép hợp kim độ bền cao 10XCH có: Giới hạn bền: Giới hạn chảy: => Ứng suất cho phép: Ứng suất tiếp cho phép: Trong đó, cả khung động và khung tĩnh của xe nâng đều được chế tạo là thép tiết diện chữ I. Để đảm bảo khung nâng làm việc ổn định, đủ độ bền, ta phải tính kiểm tra bền cho khung nâng trong cả hai trường hợp tải trọng trên. 5.1 Tính toán kết cấu thép khung động: 5.1.1 Sơ đồ tính khung động: Hình 5.1: Sơ đồ tính khung động Khung động của xe nâng được kết cấu từ hai thanh dẫn hướng và các thanh giằng ngang được hàn vào khung đứng để tăng khả năng chịu lực của hệ khung, tạo thành một hệ siêu tĩnh. Hình trên là sơ đồ tải trọng tác dụng lên khung động. Trong đó: + Chiều dài khung động: l = 11 (m) = 1100 (cm) + Chiều dài thanh giằng: l1 = 1,5 (m) = 150 (cm) + m = 15 (cm): khoảng cách từ con lăn dưới khung động đến điểm thấp nhất khung động. + d = 130 (cm): khoảng cách giữa các thanh giằng ở giữa khung. + a = a1 = 95 (cm) + c = 855 (cm) + h = 40 (cm) + RK3, RK4: phản lực các con lăn bàn trượt tác dụng lên khung động + RB, RH: phản lực của các con lăn khung động tác dụng lên khung tĩnh. RK3 = RK4 = RB = RH = 11053,3 (kG) + 2F: cặp lực đặt trên thanh ngang của khung động (trục puly xích). 2F = 107,1 (kG) Từ những dữ kiện trên ta tính bền cho hệ khung bằng cách tính hệ siêu tĩnh. Ta sẽ đưa hệ khung vào chương trình SAP2000 để tính nội lực tồn tại trong các thanh của hệ. Hình 5.2: Sơ đồ tải trọng của hệ khung động Từ kết quả từ chương trình SAP2000 ta có được biến dạng của hệ khung sau khi đặt lực. Ta xét và tính toán kiểm tra cho các thanh sau đây: - Thanh dẫn hướng (thanh đứng) của khung - Các thanh giằng ngang (có 8 thanh giằng ngang) Hình 5.3: Dạng chuyển vị của hệ khung khi làm việc 5.1.2 Tính toán chọn tiết diện cho thanh dẫn hướng (thanh đứng): * Biểu đồ nội lực của thanh đứng: (Hình 5.4) Do trong thanh đứng của khung chịu tải trọng tác dụng trong mặt cắt của thanh và từ biểu đồ nội lực ta thấy tồn tại lực cắt Q và mômen uốn Mz nên khi đó ta tính toán thanh ở trường hợp chịu uốn ngang phẳng. Để tính bền cho thanh ta tính toán kiểm tra ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại các điểm có khả năng nguy hiểm trên mặt cắt của thanh. Độ bền của thanh sẽ được quyết định bởi các loại điểm nguy hiểm nhất này. Cụ thể có 3 loại điểm là: - Điểm loại 1: Điểm nằm ở mép ngoài của thanh, xa đường trung hoà nhất, ở trạng thái ứng suất đơn (điểm có ứng suất pháp lớn nhất smax) - Điểm loại 2: Điểm nằm trên đường trung hoà, ở trạng thái trượt thuần tuý (điểm có ứng suất tiếp lớn nhất tmax) - Điểm loại 3: Những điểm còn lại trên mặt cắt có ứng suất pháp và ứng suất tiếp khác không (điểm nguy hiểm thường là điểm mà ở đó mặt cắt ngang có s và t đều lớn hay là những vị trí mà ở đó mặt cắt ngang có sự thay đổi đột ngột về bề rộng) Hình 5.4: Biểu đồ nội lực thanh đứng khung động Ta có mặt cắt của thanh dạng chữ I là: Hình 5.5: Mặt cắt ngang thanh đứng khung động Từ biểu đồ nội lực ta thấy trên thanh có vị trí mà tại đó thanh làm việc nguy hiểm: - Mặt cắt tại bên phải điểm 3: có momen lớn nhất và lực cắt lớn: MX = 1047063,2 (kG.cm), Q = 10960,81 (kG) - Mặt cắt tại bên trái điểm 4: có lực cắt lớn nhất: MX = 160 (kG.cm), Q = 11046,87 (kG) Biểu đồ tổng quát ứng suất pháp, ứng suất tiếp, ứng suất chính của mặt cắt ngang nguy hiểm của tiết diện thanh đứng. 3 phân tố nguy hiểm được thể hiện trên biểu đồ là 3 phân tố A, B, C. Hình 5.6: Biểu đồ ứng suất của mặt cắt ngang tiết diện thanh đứng * Xác định sơ bộ số hiệu mặt cắt theo điều kiện bền ứng suất pháp: MX max = 1047063,2 (kG.cm) Ta có điều bền ứng suất pháp: (6-9) – [3] Hay (6-2) – [3] Suy ra: Theo bảng thép hình chữ I, GOCT 8239-56 chọn mặt cắt chữ I số hiệu 30 (loại thép 10XCH) có WX = 472 (cm3). Các đặc trưng hình học của mặt cắt này như sau: q = 365 (N/m), h = 300 (mm), b = 135 (mm), d = 6,5 (mm), t = 10,2 (mm), F = 46,5 (cm2), WX = 472 (cm3), JX = 7080 (cm4), SX = 268 (cm3) * Kiểm tra độ bền dầm theo ứng suất tiếp: Mặt cắt nguy hiểm về ứng suất tiếp là mặt cắt bên phải điểm 3. Tại mặt cắt này có Điều kiện bền ứng suất tiếp: (6-10) – [3] Hay: (6-4) – [3] Thay số ta có: Vậy dầm thoả mãn điều kiện bền. * Kiểm tra độ bền theo ứng suất chính: (T.168 – [3]) Điều kiện bền theo lý thuyết bền 3: (6-11) – [3] Mặt cắt tính toán độ bền theo ứng suất chính là mặt cắt có đồng thời cả 2 giá trị MX và Q đều lớn. Từ biểu đồ nội lực ta thấy vị trí đó là bên phải mặt cắt tại điểm 3 có: MX = 1047063,2 (kG.cm), Q = - 10960,81 (kG). - Ứng suất pháp tại một điểm cách đường trung hoà một khoảng y tính toán bằng công thức: - Ứng suất tiếp cũng tại điểm cách đường trung hoà một khoảng y tính theo công thức: - Ứng suất chính tại đó tính bằng công thức: - Phương chính tại một điểm tính bằng công thức: Từ các công thức trên ta tính toán bền cho 3 phân tố A, B, C như hình (5.6): + Xét phân tố A: y = 15 (cm) bcắt = 13,5 (cm) Ta có: - Ứng suất pháp tại phân tố A: - Ứng suất tiếp tại A: - Ứng suất chính tại A: + Xét phân tố B: y = 13,98 (cm) bcắt = 13,5 (cm) - Ứng suất pháp tại B: - Ứng suất tiếp tại B: - Ứng suất chính tại B: + Xét phân tố C: y = 13,98 (cm) bcắt = 0,65 (cm) - Ứng suất pháp tại C: - Ứng suất tiếp tại C: - Ứng suất chính tại C: + Xét phân tố D: y = 0 bcắt = 0,65 (cm) - Ứng suất pháp tại D: - Ứng suất tiếp tại D: - Ứng suất chính tại D: Từ kết quả ứng suất chính ở trên ta thấy phân tố C là điểm nguy hiểm. Tại phân tố này có: Vậy ta có: Điều kiện bền theo ứng suất chính thoả mãn. Kết luận: ta chọn mặt cắt thép hợp kim bền 10XCH mặt cắt chữ I số hiệu 30 chế tạo thanh đứng khung động của xe nâng. 5.1.3 Tính toán chọn tiết diện cho thanh giằng ngang: Khi chọn tiết diện cho thanh giằng ngang ta lựa chọn thanh giằng ngang nào có khả năng nguy hiểm nhất cho hệ khung, nội lực trong thanh lớn nhất. Theo kết quả sau khi cho hệ khung động tính trong chương trình SAP2000, ta tính toán kiểm tra bền cho thanh giằng được gắn ở đầu trên và thanh giằng bất kì khác ở giữa của thanh dẫn hướng. 1. Tính chọn thanh giằng đầu trên: * Biểu đồ nội lực của thanh: Hình 5.7: Biểu đồ nội lực của thanh giằng đầu trên Các thanh giằng ngang của hệ khung thường có tiết diện mặt cắt ngang là tiết diện chữ nhật (Theo máy mẫu ở cơ sở nơi thực tập). Nội lực trong thanh giằng ngang tồn tại cả thành phần mômen uốn Mx và lực cắt Q nên ta kết luận là thanh chịu uốn ngang phẳng. Ta sẽ chọn tiết diện theo bài toán dầm uốn ngang phẳng. Từ biểu đồ nội lực ta thấy mặt cắt nguy hiểm trên thanh giằng là bên trái và bên phải mặt cắt nằm giữa thanh giằng (Hình 5.7): MX = - 2548,86 (kG.cm); Q = ± 53,55 (kG) Hình 5.8: Mặt cắt ngang thanh giằng ngang đầu trên Biểu đồ tổng quát ứng suất pháp, ứng suất tiếp của mặt cắt ngang nguy hiểm của tiết diện thanh giằng. 3 phân tố nguy hiểm được thể hiện trên biểu đồ là 3 phân tố A, B, C. Hình 5.9: Biểu đồ ứng suất của mặt cắt ngang tiết diện thanh giằng * Vật liệu chế tạo thanh giằng ngang: Do tính chất làm việc của thanh giằng ngang chỉ là để tăng bền cho hệ khung động nên ta không cần thiết phải chế tạo bằng vật liệu hợp kim ta chỉ cần thép loại thường 18CP (Theo tiêu chuẩn GOCT 23570 – 79, tài liệu [2]) Giới hạn bền: Giới hạn chảy: => Ứng suất cho phép: Ứng suất tiếp cho phép: * Xác định sơ bộ số hiệu mặt cắt theo điều kiện bền ứng suất pháp: MXmax = - 2548,86 (kG.cm) Ta có điều bền ứng suất pháp: (6-9) – [3] Hay (6-2) – [3] Suy ra: Đối với những dầm có tiết diện ngang đối xứng qua trục trung hoà x (như loại tiết diện chữ nhật ở trên), khi đó: Ta lựa chọn chiều cao h = 10 (cm) của thanh giằng theo máy mẫu. Từ đó ta tính được: Ta có: (4-14) – [3] Theo tiêu chuẩn chế tạo loại thép này độ dày ít nhất của thép là 4 (mm) vậy ta sẽ chọn chiều dày b = 4 (mm). Vậy ta có kích thước của thanh giằng là thép mặt cắt chữ nhật (0,4×10) (cm) * Kiểm tra độ bền dầm theo ứng suất tiếp: Mặt cắt nguy hiểm về ứng suất tiếp là mặt cắt chính giữa thanh giằng. Tại mặt cắt này có Điều kiện bền ứng suất tiếp: (6-10) – [3] Hay: (6-4) – [3] Ta có: Thay số ta có: Vậy dầm thoả mãn điều kiện bền. * Kiểm tra độ bền theo ứng suất chính: Ta kiểm tra tại mặt cắt có nội lực lớn nhất, có: MX = - 2548,86 (kG.cm); Q = ± 53,55 (kG) - Ứng suất pháp tại một điểm cách đường trung hoà một khoảng y tính toán bằng công thức: - Ứng suất tiếp cũng tại điểm cách đường trung hoà một khoảng y tính theo công thức: - Ứng suất chính tại đó tính bằng công thức: Từ các công thức trên ta tính toán bền cho 3 phân tố A, B, C như hình (5.9): + Xét phân tố A: y = 5 (cm) bcắt = 0,4 (cm) Ta có: - Ứng suất pháp tại phân tố A: - Ứng suất tiếp tại A: - Ứng suất chính tại A: + Xét phân tố B: y = 0 (cm) bcắt = 0,4 (cm) Ta có: - Ứng suất pháp tại phân tố B: - Ứng suất tiếp tại B: - Ứng suất chính tại B: + Xét phân tố C: y = 2,5 (cm) bcắt = 0,4 (cm) - Ứng suất pháp tại C: - Ứng suất tiếp tại C: Trong đó: - Ứng suất chính tại C: Từ kết quả ứng suất chính ở trên ta thấy phân tố C là điểm nguy hiểm. Tại vị trí này có: Vậy ta có: Điều kiện bền theo ứng suất chính thoả mãn. Kết luận: ta chọn mặt cắt thép chữ nhật kích thước như trên để chế tạo thanh giằng ngang khung động của xe nâng. 2. Tính chọn thanh giằng ở giữa: * Biểu đồ nội lực của thanh: Hình 5.10: Biểu đồ nội lực của thanh giằng bất kì Từ biểu đồ nội lực ta thấy mặt cắt nguy hiểm là những mặt cắt có MX và Q lớn nhất (Hình 5.10): MX = 1303,95 (kG.cm); Q = ± 39,12 (kG) Ta thấy, nội lực trên thanh giằng đều nhỏ hơn nội lực trong thanh giằng ở đầu trên, vậy khi ta chọn kích thước các thành giằng giống nhau theo thanh giằng đầu trên, không cần kiểm tra bền cho thanh giằng khác nữa. 5.2 Tính toán kết cấu thép khung tĩnh: 5.2.1 Sơ đồ tính khung tĩnh: Hình 5.11: Sơ đồ tính khung tĩnh Cũng tương tự như khung động, khung tĩnh cũng được tạo thành hệ siêu tĩnh gồm hai thanh đứng dẫn hướng và các thanh giằng ngang. Trong đó: + Chiều dài khung tĩnh: l = 11 (m) = 1100 (cm) + Chiều dài thanh giằng: l1 = 1,8 (m) = 180 (cm) + m = 15 (cm): khoảng cách từ con lăn dưới khung động đến điểm thấp nhất khung động. + d = 130 (cm): khoảng cách giữa các thanh giằng ở giữa khung. + a1 = 95 (cm) + l1 = 660 (cm): khoảng cách giữa chốt piston nghiêng khung với con lăn chính khung động + l2 = 300 (cm): khoảng cách giữa chốt piston và chốt xoay khung + l3 = 30 (cm): khoảng cách từ chốt xoay khung đến chân khung + ec: khoảng cách từ chốt xoay khung đến khung nâng theo phương ngang + exl: khoảng cách từ chốt nghiêng khung đến khung nâng theo phương ngang ec = exl = 2,5 (cm) + Điểm C là chốt bản lề liên kết khung nâng với chassis của máy. + XC, YC: phản lực tại liên kết khung với chassis của máy Các phản lực XC, YC được xác định bằng cách lập phương trình cân bằng: Với: - φ: góc nghiêng của XLTL nghiêng khung so với phương ngang. - Q: Sức nâng định mức, Q = 8000 (kG) - S’X = 17954,88 (kG): Ứng lực trong piston XLTL nghiêng khung. - G: trọng lượng toàn bộ bộ phận công tác G = GK + Gb + GH = 6172 + 3216 + 3530 = 12918 (kG) - kπ = 1,3: hệ số động + RB, RH: phản lực của các con lăn khung động tác dụng lên khung tĩnh. RB = RH = 11053,3 (kG) + S’X = 17954,88 (kG): Ứng lực trên cần piston của XLTL nghiêng khung. + F: lực đặt trên thanh ngang của khung động (trục puly xích). F = 0,5×107,1 = 53,55 (kG) + Điểm 1,2: áp lực của các con lăn khung động lên khung tĩnh RB, RH. Từ những dữ kiện trên ta tính bền cho hệ khung bằng cách tính hệ siêu tĩnh. Ta sẽ đưa hệ khung vào chương trình SAP2000 để tính nội lực tồn tại trong các thanh của hệ. Hình 5.12: Sơ đồ tải trọng của hệ khung tĩnh Từ kết quả từ chương trình SAP2000 ta có được biến dạng của hệ khung sau khi đặt lực. Ta xét và tính toán kiểm tra cho các thanh sau đây: - Thanh dẫn hướng (thanh đứng) của khung - Các thanh giằng ngang (có 8 thanh giằng ngang) Hình 5.13: Dạng chuyển vị của hệ khung khi làm việc 5.2.2 Tính toán chọn tiết diện cho thanh dẫn hướng (thanh đứng): * Biểu đồ nội lực của thanh đứng: Hình 5.14: Biểu đồ nội lực thanh đứng khung tĩnh Tương tự như thanh đứng của khung động chịu tải trọng tác dụng trong mặt cắt của thanh và từ biểu đồ nội lực ta thấy tồn tại lực cắt Q và mômen uốn Mz nên khi đó ta tính toán thanh ở trường hợp chịu uốn ngang phẳng. Để tính bền cho thanh ta tính toán kiểm tra ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại các điểm có khả năng nguy hiểm trên mặt cắt của thanh. Độ bền của thanh sẽ được quyết định bởi các loại điểm nguy hiểm nhất này. Cụ thể có 3 loại điểm là: - Điểm loại 1: Điểm nằm ở mép ngoài của thanh, xa đường trung hoà nhất, ở trạng thái ứng suất đơn (điểm có ứng suất pháp lớn nhất smax) - Điểm loại 2: Điểm nằm trên đường trung hoà, ở trạng thái trượt thuần tuý (điểm có ứng suất tiếp lớn nhất tmax) - Điểm loại 3: Những điểm còn lại trên mặt cắt có ứng suất pháp và ứng suất tiếp khác không (điểm nguy hiểm thường là điểm mà ở đó mặt cắt ngang có s và t đều lớn hay là những vị trí mà ở đó mặt cắt ngang có sự thay đổi đột ngột về bề rộng) Ta có mặt cắt của thanh dạng chữ I là: Hình 5.15: Mặt cắt ngang thanh đứng khung tĩnh Từ biểu đồ nội lực ta thấy trên thanh có vị trí mà tại đó thanh làm việc nguy hiểm: - Mặt cắt tại bên phải điểm 2: có momen lớn nhất và lực cắt lớn: MX = 1041744,29 (kG.cm), Q = 10995,93 (kG) - Mặt cắt tại bên trái điểm 1: có lực cắt lớn nhất: Q = 10998,53 (kG) Biểu đồ tổng quát ứng suất pháp, ứng suất tiếp, ứng suất chính của mặt cắt ngang nguy hiểm của tiết diện thanh đứng. 3 điểm nguy hiểm được thể hiện trên biểu đồ là 3 điểm A, B, C. Hình 5.16: Biểu đồ ứng suất của mặt cắt ngang tiết diện thanh đứng khung tĩnh * Xác định sơ bộ số hiệu mặt cắt theo điều kiện bền ứng suất pháp: MX max = 1041774,29 (kG.cm) Ta có điều bền ứng suất pháp: (6-9) – [3] Hay (6-2) – [3] Suy ra: Theo bảng thép hình chữ I, GOCT 8239-56 chọn mặt cắt chữ I số hiệu 30 có WX = 472 (cm3). Các đặc trưng hình học của mặt cắt này như sau: q = 365 (N/m), h = 300 (mm), b = 135 (mm), d = 6,5 (mm), t = 10,2 (mm), F = 46,5 (cm2), WX = 472 (cm3), JX = 7080 (cm4), SX = 268 (cm3) * Kiểm tra độ bền dầm theo ứng suất tiếp: Mặt cắt nguy hiểm về ứng suất tiếp là mặt cắt bên phải điểm 3. Tại mặt cắt này có Điều kiện bền ứng suất tiếp: (6-10) – [3] Hay: (6-4) – [3] Thay số ta có: Vậy dầm thoả mãn điều kiện bền. * Kiểm tra độ bền theo ứng suất chính: (T.168 – [3]) Điều kiện bền theo lý thuyết bền 3: (6-11) – [3] Mặt cắt tính toán độ bền theo ứng suất chính là mặt cắt có đồng thời cả 2 giá trị MX và Q đều lớn. Từ biểu đồ nội lực ta thấy vị trí đó là bên phải mặt cắt tại điểm 2 có: MX = 1041774,29 (kG.cm), Q = - 10995,93 (kG). - Ứng suất pháp tại một điểm cách đường trung hoà một khoảng y tính toán bằng công thức: - Ứng suất tiếp cũng tại điểm cách đường trung hoà một khoảng y tính theo công thức: - Ứng suất chính tại đó tính bằng công thức: - Phương chính tại một điểm tính bằng công thức: Từ các công thức trên ta tính toán bền cho 3 điểm A, B, C như hình (5.16): + Xét phân tố A: y = 15 (cm) bcắt = 13,5 (cm) Ta có: - Ứng suất pháp tại phân tố A: - Ứng suất tiếp tại A: - Ứng suất chính tại A: + Xét phân tố B: y = 13,98 (cm) bcắt = 13,5 (cm) - Ứng suất pháp tại B: - Ứng suất tiếp tại B: - Ứng suất chính tại B: + Xét phân tố C: y = 13,98 (cm) bcắt = 0,65 (cm) - Ứng suất pháp tại C: - Ứng suất tiếp tại C: - Ứng suất chính tại C: + Xét phân tố D: y = 0 bcắt = 0,65 (cm) - Ứng suất pháp tại D: - Ứng suất tiếp tại D: - Ứng suất chính tại D: Từ kết quả ứng suất chính ở trên ta thấy phân tố C là điểm nguy hiểm. Tại điểm này có: Vậy ta có: Điều kiện bền theo ứng suất chính thoả mãn. Kết luận: ta chọn mặt cắt thép chữ I số hiệu 30 chế tạo thanh đứng khung tĩnh của xe nâng. 5.1.3 Tính toán chọn tiết diện cho thanh giằng ngang: Khi chọn tiết diện cho thanh giằng ngang ta lựa chọn thanh giằng ngang nào có khả năng nguy hiểm nhất cho hệ khung, nội lực trong thanh lớn nhất. Theo kết quả sau khi cho hệ khung tĩnh tính trong chương trình SAP2000, ta chỉ cần tính toán kiểm tra bền cho thanh giằng được gắn ở đầu trên. 1. Tính chọn thanh giằng đầu trên: * Biểu đồ nội lực của thanh: Hình 5.17: Biểu đồ nội lực của thanh giằng ngang khung tĩnh Các thanh giằng ngang của hệ khung thường có tiết diện mặt cắt ngang là tiết diện chữ nhật (Theo máy mẫu ở cơ sở nơi thực tập). Nội lực trong thanh giằng ngang tồn tại cả thành phần mômen uốn Mx và lực cắt Q nên ta kết luận là thanh chịu uốn ngang phẳng. Ta sẽ chọn tiết diện theo bài toán dầm uốn ngang phẳng. Từ biểu đồ nội lực ta thấy mặt cắt nguy hiểm trên thanh giằng là mặt cắt nằm chính giữa thanh giằng và mặt cắt nằm ở hai đầu thanh giằng (Hình 5.17): MX = 2112,40 (kG.cm); Q = ± 46,94 (kG) Hình 5.18: Mặt cắt ngang thanh giằng ngang đầu trên Biểu đồ tổng quát ứng suất pháp, ứng suất tiếp mặt cắt ngang nguy hiểm của tiết diện thanh giằng, 3 điểm nguy hiểm được thể hiện trên biểu đồ là 3 phân tố A, B, C. Hình 5.19: Biểu đồ ứng suất của mặt cắt ngang tiết diện thanh giằng * Vật liệu chế tạo thanh giằng ngang: Do tính chất làm việc của thanh giằng ngang chỉ là để tăng bền cho hệ khung động nên ta không cần thiết phải chế tạo bằng vật liệu hợp kim ta chỉ cần thép loại thường 18CP (Theo tiêu chuẩn GOCT 23570 – 79, tài liệu [2]) Giới hạn bền: Giới hạn chảy: => Ứng suất cho phép: Ứng suất tiếp cho phép: * Xác định sơ bộ số hiệu mặt cắt theo điều kiện bền ứng suất pháp: MXmax = 2112,40 (kG.cm) Ta có điều bền ứng suất pháp: (6-9) – [3] Hay (6-2) – [3] Suy ra: Đối với những dầm có tiết diện ngang đối xứng qua trục trung hoà x (như loại tiết diện chữ nhật ở trên), khi đó: Ta lựa chọn chiều cao h = 10 (cm) của thanh giằng theo máy mẫu. Từ đó ta tính được: Ta có: (4-14) – [3] Theo tiêu chuẩn chế tạo loại thép này độ dày ít nhất của thép là 4 (mm) vậy ta sẽ chọn chiều dày b = 4 (mm). Vậy ta có kích thước của thanh giằng là thép mặt cắt chữ nhật (0,4×10) (cm) * Kiểm tra độ bền dầm theo ứng suất tiếp: Mặt cắt nguy hiểm về ứng suất tiếp là mặt cắt chính giữa thanh giằng. Tại mặt cắt này có Điều kiện bền ứng suất tiếp: (6-10) – [3] Hay: (6-4) – [3] Ta có: Thay số ta có: Vậy dầm thoả mãn điều kiện bền. * Kiểm tra độ bền theo ứng suất chính: Ta kiểm tra tại mặt cắt có nội lực lớn nhất, có: MX = - 2112,40 (kG.cm); Q = ± 46,94 (kG) - Ứng suất pháp tại một điểm cách đường trung hoà một khoảng y tính toán bằng công thức: - Ứng suất tiếp cũng tại điểm cách đường trung hoà một khoảng y tính theo công thức: - Ứng suất chính tại đó tính bằng công thức: Từ các công thức trên ta tính toán bền cho 3 điểm A, B, C như hình (5.19): + Xét phân tố A: y = 5 (cm) bcắt = 0,4 (cm) Ta có: - Ứng suất pháp tại A: - Ứng suất tiếp tại A: - Ứng suất chính tại A: + Xét phân tố B: y = 0 (cm) bcắt = 0,4 (cm) Ta có: - Ứng suất pháp tại B: - Ứng suất tiếp tại B: - Ứng suất chính tại B: + Xét phân tố C: y = 2,5 (cm) bcắt = 0,4 (cm) - Ứng suất pháp tại C: - Ứng suất tiếp tại C: Trong đó: - Ứng suất chính tại C: Từ kết quả ứng suất chính ở trên ta thấy điểm C là điểm nguy hiểm. Tại điểm này có: Vậy ta có: Điều kiện bền theo ứng suất chính thoả mãn. Kết luận: ta chọn mặt cắt thép chữ nhật kích thước như trên để chế tạo thanh giằng ngang khung tĩnh của xe nâng. CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH XE NÂNG Để đảm bảo an toàn trong suốt quá trình làm hàng ổn định, ta phải tiến hành tính ổn định dọc và ổn định ngang của máy dựa vào điều kiện ổn định sau: Kôđ ³ 1,1. (Các công thức sử dụng trong phần tính toán ổn định máy nâng đều được lấy từ Phần Tính toán ổn định máy nâng trong tài liệu [1]) Ổn định máy nâng bao gồm các trường hợp sau: 6.1. Trường hợp 1: Máy nâng mang hàng định mức Q, tiến hành nâng hàng ở độ cao nâng cao nhất Hmax, máy nâng đứng trên mặt nằm ngang. Hệ số ổn định được tính theo điều kiện ổn định (công thức theo tài liệu [1]): Với: G1 - khối lượng cơ sở của xe nâng. G1 = 37080 (kg) G2 - khối lượng khung ngoài, khung trong, ngáng chụp container. G2 = GK + Gb + GH = 6172 + 3216 + 3530 = 12918 (kg) Q - Khối lượng hàng nâng định mức. Q = 8000 (kg) a1 - khoảng cách từ trục cầu trước đến trọng tâm xe nâng G1 h1 - khoảng cách theo phương thẳng đứng giữa trọng tâm xe và mặt đường Tham khảo máy mẫu ta có: a1 = 3150 (mm) h1 = 850 (mm) a2 - khoảng cách theo phương ngang từ trục cầu trước đến trọng tâm của khung nâng và ngáng chụp. a2 = 250 (mm) h2 - khoảng cách theo phương đứng giữa mặt nền và trọng tâm G2 h2 = 13000 (mm) hc - là khoảng cách theo phương đứng giữa mặt nền và tâm xoay C hc = 700 (mm) h - Chiều cao trọng tâm hàng h = 20000 (mm) l - Khoảng cách từ trục cầu trước đến trọng tâm hàng. l = 2335 (mm) Hình 6.1: Sơ đồ tính ổn định TH1 - Khoảng cách theo phương ngang từ trục cầu trước đến khối lượng của khối lượng khung ngoài, khung trong, ngáng chụp. Trong đó: ac - khoảng cách từ trục cầu trước đến khớp xoay C. Tham khảo máy mẫu ta có: ac = 100 (mm). Với: a2 = 250 (mm). h2 = 13000 (mm). hc = 700 (mm). Suy ra: 1 - góc giữa đường nối từ trọng tâm khung nâng đến tâm xoay C và phương ngang. Với - góc nghiêng về phía trước do biến dạng kết cấu và do lốp bị lún xuống. Suy ra: l' - khoảng cách theo phương ngang từ trục cầu trước đến trọng tâm hàng khi nghiêng khung về trước một góc . Với: Trong đó: l = 2335 (mm) ac = 100 (mm) h = 13000 (mm) hc = 700 (mm) Suy ra: - góc giữa đường nối từ trọng tâm hàng đến tâm xoay C và phương ngang. Thay vào ta có: Từ đó ta tính được: Vậy trường hợp này ổn định được đảm bảo. 6.2. Trường hợp 2: Máy nâng hàng có trọng lượng định mức Q ở độ cao lớn nhất, máy làm việc trên mặt đường dốc theo phương dọc với độ dốc 4% tương đương với . Hệ số ổn định được tính theo điều kiện ổn định: Với: G1 = 37080 (kg) G2 = 12918 (kg) Q = 8000 (kg) a1 = 3150 (mm) h1 = 850 (mm) a2 = 250 (mm) h2 = 13000 (mm) l = 2335 (mm) h = 20000 (mm) Thay các giá trị trên vào công thức ta có: Vậy trường hợp này ổn định được đảm bảo. Hình 6.2: Sơ đồ tính ổn định TH2 6.3. Trường hợp 3: Máy nâng nâng hàng vượt sức định mức 10%, tức Q = 1,1.Qđm. Máy tiến hành nâng hàng cách mặt nền một khoảng H = 300 (mm), khung nâng nghiêng về sau một góc . Đồng thời máy nâng đang chạy thì hãm phanh với gia tốc lớn nhất: j = 1,5 (m/s2). Hình 6.3: Sơ đồ tính ổn định TH3 Hệ số ổn định được tính theo điều kiện ổn định: Với: G1 = 37080 (kg) G2 = 12918 (kg) Q = 1,1.Qđm = 1,1.8000 = 8800 (kg) a1 = 3150 (mm) h1 = 850 (mm) a2 = 250 (mm) h2 = 3575 (mm) l = 2335 (mm) h = 300 + 1200 = 1500 (mm) a”2 - khoảng cách theo phương ngang từ trục cầu trước đến khối lượng của khung ngoài, khung trong, ngáng chụp (G2) khi nghiêng về phía sau một góc. Trong đó: Với: a2 = 250 (mm) ac = 100 (mm) h2 = 3575 (mm) hc = 700 (mm) Suy ra: g2 - góc giữa đường nối từ trọng tâm khung nâng đến tâm xoay C và phương ngang. Với - góc nghiêng về phía trước do biến dạng kết cấu và do lốp bị lún xuống. Suy ra: F - lực quán tính của hàng Q. F1 - lực quán tính của xe nâng không kể khung nâng. F2 - lực quán tính của khung nâng. Trong đó : g - là gia tốc trọng trường. g = 10 (m/s2). h2" - khoảng cách theo phương thẳng đứng từ trục cầu trước đến khối lượng của khung trong, ngáng chụp (G2) khi nghiêng về phía sau một góc. l" - khoảng cách theo phương ngang