Đề tài Thiết kế cần trục chân đế dạng cổng sức nâng q = 36t. tính toán kết cấu thép : cần và vòi

THIẾT KẾ CẦN TRỤC CHÂN ĐẾ DẠNG CỔNG SỨC NÂNG Q = 36T. TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP : CẦN & VÒI. GIÔÙI THIEÄU Caùc thanh theùp ñònh hình hoaëc theùp taám lieân keát vôùi nhau taïo neân nhöõng keát caáu cô baûn, sau ñoù caùc keát caáu cô baûn laïi ñöôïc lieân keát vôùi nhau taïo thaønh moät keát caáu chòu löïc hoaøn chænh goïi laø keát caáu theùp. Keát caáu theùp laø phaàn chòu löïc chính cuûa toaøn boä caàn truïc, ñaây laø phaàn coù tæ troïng veà khoái löôïng lôùn nhaát, khoaûng 6080% toång khoái löôïng caàn truïc. Cho neân vieäc tính toaùn keát caáu theùp coù yù nghóa raát quan troïng, noù quyeát ñònh ñeán söï an toaøn khi laøm vieäc cuûa baûn thaân caàn truïc vaø caùc cô caáu khaùc. Keát caáu theùp caàn truïc trong luaän aùn naøy chæ tính cho keát caáu theùp caàn vaø voøi coù daïng theùp ñònh hình vaø daïng hoäp ñöôïc caáu taïo töø caùc taám theùp vaø caùc ñoaïn daàm lieân keát vôùi nhau baèng moái gheùp buloâng hay haøn. Caùc thoâng soá veà vaät lieäu: Vaät lieäu keát caáu theùp caàn truïc laø theùp CT3 coù caùc ñaëc tröng cô tính sau: - Moâñun ñaøn hoài khi keùo: E = 2,1.106 kG/cm2 - Moâñun ñaøn hoài tröôït: G = 0,81. 106 kG/cm2 - Giôùi haïn chaûy: = 2400 – 2800 kG/cm2 - Giôùi haïn beàn: = 3800 – 4200 kG/cm2 - Ñoä dai va ñaäp: ak = 50 – 100 J/ cm2 - Khoái löôïng rieâng: = 7,83 T/ m3 - Ñoä daõn daøi khi ñöùt: = 21% - ÖÙng suaát cho pheùp lôùn nhaát: () = 18 (KG/mm2) Caùc tröôøng hôïp taûi troïng vaø toå hôïp taûi troïng tính toaùn keát caáu theùp: 1> Tröôøng hôïp taûi troïng: Khi caàn truïc laøm vieäc, noù chòu nhieàu loaïi taûi troïng khaùc nhau taùc duïng leân keát caáu. Caùc taûi troïng coù theå taùc ñoäng thöôøng xuyeân hoaëc khoâng thöôøng xuyeân, theo qui luaät hoaëc khoâng theo qui luaät, taûi troïng tónh hoaëc ñoäng, taûi troïng taùc ñoäng theo phöông thaúng ñöùng hoaëc phöông ngang… Töø söï phoái hôïp ña daïng cuûa caùc loaïi taûi troïng, ngöôøi ta chia ra caùc tröôøng hôïp taûi troïng tính toaùn nhö sau: a. Tröôøng hôïp taûi troïng I: Taûi troïng bình thöôøng ôû traïng thaùi laøm vieäc, phaùt sinh khi maùy laøm vieäc ôû ñieàu kieän bình thöôøng. Tröôøng hôïp naøy duøng ñeå tính beàn caùc chi tieát theo moûi. Caùc taûi troïng thay ñoåi ñöôïc qui ñoåi thaønh taûi troïng töông ñöông. b. Tröôøng hôïp taûi troïng II: Taûi troïng lôùn nhaát ôû traïng thaùi laøm vieäc, phaùt sinh khi caàu truïc laøm vieäc ôû ñieàu kieän naëng nhaát. Caùc taûi troïng naøy goàm caùc löïc caûn tónh cöïc ñaïi, taûi troïng ñoäng cöïc ñaïi khi môû (hoaëc phanh) maùy (hoaëc cô caáu) ñoät ngoät… Tröôøng hôïp naøy duøng ñeå tính caùc chi tieát theo ñieàu kieän beàn tónh. c. Tröôøng hôïp taûi troïng III: Taûi troïng cöïc ñaïi ôû traïng thaùi khoâng laøm vieäc. Caùc taûi troïng taùc duïng leân caàu chuyeån taûi goàm coù: troïng löôïng baûn thaân caàu chuyeån taûi, gioù baõo taùc duïng leân caàu chuyeån taûi ôû traïng thaùi khoâng laøm. Tröôøng hôïp naøy duøng ñeå tieán haønh kieåm tra ñoä beàn keát caáu vaø tính oån ñònh caàn truïc ôû traïng thaùi khoâng laøm vieäc. 2> Baûng toå hôïp caùc tröôøng hôïp taûi troïng: Loaïi taûi troïng Caùc tröôøng hôïp taûi troïng I II III Toå hôïp taûi troïng Ia Ib IIa IIb III 1. Troïng löôïng baûn thaân caùc caáu kieän G G G G G 2. Troïng löôïng haøng naâng Q coù tính ñeán heä soá ñoäng Q _ 3. Löïc quaùn tính khi khôûi ñoäng vaø haõm cô caáu thay ñoåi taàm vôùi Ftvqt _ _ _ Ftvqt _ 4. Goùc nghieâng cuûa caùp treo haøng _ αI _ αII _ 5. Taûi troïng gioù taùc duïng leân keát caáu _ _ PIIg PIIg PIIIg - Toå hôïp Ia, IIa: hai toå hôïp naøy töông öùng vôùi tröôøng hôïp caàn truïc ñöùng yeân, chæ coù cô caáu naâng laøm vieäc, tính toaùn khi khôûi ñoäng (hoaëc haõm) cô caáu naâng moät caùch töø töø (Ia) hoaëc ñoät ngoät (IIa). - Toå hôïp Ib, IIb: hai toå hôïp naøy öùng vôùi tröôøng hôïp caàn truïc ñöùng yeân, khôûi ñoäng (hoaëc phanh) töø töø (Ib), hoaëc ñoät ngoät (IIb) cô caáu thay ñoåi taàm vôùi. - Toå hôïp III: caàn truïc khoâng laøm vieäc, chòu taùc duïng cuûa taûi troïng gioù baõo. CHÖÔNG 1: TÍNH TOAÙN KEÁT CAÁU THEÙP VOØI x1.1 NOÄI LÖÏC VOØI TAÏI TAÀM VÔÙI LÔÙN NHAÁT Rmax. TOÅ HÔÏP IIa Caùc thoâng soá: b = 750 a = 13 m d = 300 b = 5.2 m g = 200 Lv = 18.2 m q = 500 q’ = 990 q’’ =1140 Caùc löïc taùc duïng leân voøi goàm: troïng löôïng baûn thaân voøi: Gv = 10000 KG Troïng löôïng baûn thaân voøi ñaët taïi A, B, C : GA = Gv .cosθ . + GAX = GA .cos 60 ; + GAY = GA .sin 60 GB = Gv .cosθ’ . + GBX = GB .cos 220 + GBY = GB .sin 220 GC = Gv .cosθ’’ . + GCX = GC .cos 80 + GCY = GC .sin 80 θ , θ’ , θ’’ : Goùc hôïp bôûi phöông troïng löôïng baûn thaân voøi vôùi phöông troïng taâm voøi qua 3 ñieåm A, B, C Caùc goùc : 6 0 ; 22 0 ; 8 0 laø goùc hôïp bôûi phöông cuûa troïng taâm voøi qua 3 ñieåm A , B , C vôùi phöông X tính toaùn. troïng löôïng haøng Q* = yII.Q = 1,2.36000 =43200 KG. löïc caêng caùp naâng haøng theo höôùng cuoán caùp ñaët taïi ñuoâi voøi vôùi puly daãn höôùng : SH = = 44081 KG Sô ñoà tính : Theo sô ñoà treân ta coù: + GAx = GA .cos 60 = Gv .cosθ.cos 60 = 10000.cos 500.cos 60 = 6392KG + GAy = GA .sin 60 = Gv .cosθ.sin 60 = 10000.cos 500.sin 60 = 671 KG + GBx = GA .cos 220 = Gv .cosθ’.cos 220 = 10000.cos 990.cos 220 = -1450KG + GBy = GA .sin220 = Gv .cosθ’.sin 220 = 10000.cos 990.sin 220 = -586KG + GCx = GA .cos 80 = Gv .cosθ’’.cos 80 = 10000.cos 1140.cos 80 = -4027 KG + GCy = GA .sin 80 = Gv .cosθ’’.sin 80 = 10000.cos 1140.sin 80 = -556 KG + Qx = Q sin g = 14775 KG + Qy = Q cos g = 41890 KG + SCx = Sc cos d = 38175 KG + SCy = Sc sin d = 21600KG Xaùc ñònh phaûn löïc taïi caùc goái töïa: åMC = 0 Û ( Qy +GAy).Lv + (RBy-GBy).b = 0 Û RBy = - = 149549 KG RBx = RB.cos b RBx = RB.sin b Þ RBx = -39929 KG åMB = 0 Û ( Qy +GAy).a + (GCy – RCy +-SCy).b = 0 Û RCy = + GCy - SCy = 84246 KG RCx = RC.cos d RCy = RC.sin d Þ = tagd RCx = 48020 KG TOÅ HÔÏP IIb. trong maët phaúng ñöùng: caùc löïc taùc duïng : troïng löôïng baûn thaân voøi: Gv = 10000 KG troïng löôïng haøng Q = 36000 KG. löïc caêng caùp naâng haøng theo höôùng cuoán caùp ñaët taïi ñuoâi voøi vôùi puly daãn höôùng : SH = = 36734 KG löïc quaùn tính tieáp tuyeán khi thay ñoåi taàm vôùi: Fqt = 0,1.Gv = 0,1.10000 = 1000 KG Coi löïc quaùn tính laø phaân boá ñeàu treân suoát chieàu daøi voøi: fqt = = 54.9 KG/m Sô ñoà tính : Theo sô ñoà treân ta coù: + GAx = 6186 KG + GAy = 650 KG + GBx = -1404 KG + GBy = -567 KG + GCx = -3898 KG + GCy = -548 KG + Qx = Q sin g = 12312 KG + Qy = Q cos g = 33828 KG + SCx = Sc cos d = 31812 KG + SCy = Sc sin d = 18367 KG Xaùc ñònh phaûn löïc taïi caùc goái töïa: åMC = 0 Û ( Qy +GAy).Lv – (RBy+GBy).b + fqt.Lv.Lv/2 = 0 Û RBy = = 122988 KG RBx = RB.cos b RBx = RB.sin b Þ RBx = 50968 KG åMB = 0 Û ( Qy +GAy).a + fqt.( Lv.Lv/2 – b)+ (GCy – RCy +-SCy).b = 0 Û RCy = + GCy - SCy = 68988 KG RCx = RC.cos d RCy = RC.sin d Þ = tagd RCx = 39830KG Trong maët phaúng ngang caùc löïc taùc duïng : löïc ngang T = Q.taga= 36000.tag100= 6348 KG taûi troïng gioù phaân boà ñeàu theo phöông ngang: Pgv = Pv.Fv Pv : aùp löïc gioù leân voøi. Pv = q0.n.c.h.b (Kg/m2) q0 : aùp suaát ñoäng cuûa gioù ôû ñoä cao 10m so vôùi maët ñaát ôû traïng thaùi laøm vieäc, q0 = 15 kg/m2. n : heä soá hieäu chænh taêng aùp löïc phuï thuoäc vaøo ñoä cao so vôùi maë ñaát, n=1,5 ( baûng 1.6 [1] ). c : heä soá khí ñoäng hoïc , c = 1,4 ( baûng 1.7 [1] ). h : heä soá quaù taûi, tính theo phöông phaùp öùng suaát cho pheùp h =1 b : heä soá ñoäng löïc, b = 1 Fv : dieän tích chaén gioù cuûa voøi, Fv =15 m2. Pgv = 470 KG qg = = 28 KG/m2 löïc uoán giaèng voøi Rg . löïc ngang T gaây ra caùc momen xoaén Mc, Mg do caàn vaø do giaèng chòu Goïi ñoä cöùng choáng uoán cuûa giaèng voøi vaø cuûa caàn laàn löôït laø Cg vaø Cc, ñoä cöùng choáng xoaén laàn löôït laø Gg vaø Gc. Rg= = 3306 KG (4.6) [04] Mc = = 35135 KG Mg = .Mc = 17568 KG x1.2 NOÄI LÖÏC VOØI TAÏI TAÀM VÔÙI TRUNG BÌNH Rtb. TOÅ HÔÏP IIa 1. Caùc thoâng soá: b = 750 a = 13 m d = -70 b = 5.2 m g = 500 Lv = 18.2 m q = 300 q’ = 1210 q’’ =1350 2. Caùc löïc taùc duïng leân voøi goàm: troïng löôïng baûn thaân voøi: Gv = 10000 KG troïng löôïng haøng Q* = yII.Q = 1,2.36000 = 43200 KG. löïc caêng caùp naâng haøng theo höôùng cuoán caùp ñaët taïi ñuoâi voøi vôùi puly daãn höôùng : SH = = 44081KG Sô ñoà tính : Theo sô ñoà treân ta coù: + GAx = GA .cos 60 = Gv .cosθ.cos 60 = 10000.cos 300.cos 60 =8612 KG + GAy = GA .sin 60 = Gv .cosθ.sin 60 = 10000.cos 300.sin 60 = 900KG + GBx = GA .cos 220 = Gv .cosθ’.cos 220 = 10000.cos 1210.cos 220 = -7862 KG + GBy = GA .sin220 = Gv .cosθ’.sin 220 = 10000.cos 1210.sin 220 = -3176 KG + GCx = GA .cos 80 = Gv .cosθ’’.cos 80 = 10000.cos 1350.cos 80 = -7002 KG + GCy = GA .sin 80 = Gv .cosθ’’.sin 80 = 10000.cos 1350.sin 80 = -983KG + Qx = Q sin g = 27976 KG + Qy = Q cos g = 22656 KG + SCx = Sc cos d = 43752 KG + SCy = Sc sin d = 5265 KG TOÅ HÔÏP IIb. 1. Trong maët phaúng ñöùng: caùc löïc taùc duïng : troïng löôïng baûn thaân voøi: Gv = 10000 KG troïng löôïng haøng Q = 36000 KG. löïc caêng caùp naâng haøng theo höôùng cuoán caùp ñaët taïi ñuoâi voøi vôùi puly daãn höôùng: SH = = 36734 KG löïc quaùn tính tieáp tuyeán khi thay ñoåi taàm vôùi: Fqt = 0,1.Gv = 0,1.10000 = 1000 KG Coi löïc quaùn tính laø phaân boá ñeàu treân suoát chieàu daøi voøi: fqt = = 54.9 KG/m Sô ñoà tính : Theo sô ñoà treân ta coù: + GAx = 8612 KG + GAy = 900 KG + GBx = -7862 KG + GBy = -3176 KG + GCx = -7002 KG + GCy = -952 KG + Qx = Q sin g = 12312 KG + Qy = Q cos g = 33828KG + SCx = Sc cos d = 31812 KG + SCy = Sc sin d =1836 K x1.3 NOÄI LÖÏC VOØI TAÏI TAÀM VÔÙI NHOÛ NHAÁT Rmin. TOÅ HÔÏP IIa 1. Caùc thoâng soá: b = 750 a = 13 m d = 610 b = 5.2 m g = 850 Lv = 18.2 m q = 60 q’ = 1450 q’’ =1590 2. Caùc löïc taùc duïng leân voøi goàm: troïng löôïng baûn thaân voøi: Gv = 10000 KG troïng löôïng haøng Q* = yII.Q = 1,2.36000 = 43200 KG. löïc caêng caùp naâng haøng theo höôùng cuoán caùp ñaët taïi ñuoâi voøi vôùi puly daãn höôùng : SH = = 44081KG Sô ñoà tính : Theo sô ñoà treân ta coù: + GAx = GA .cos 60 = Gv .cosθ.cos 60 = 10000.cos 60.cos 60 =9890 KG + GAy = GA .sin 60 = Gv .cosθ.sin 60 = 10000.cos 60.sin 60 = 1039 KG + GBx = GA .cos 220 = Gv .cosθ’.cos 220 = 10000.cos 1450.cos 220 = -7595 KG + GBy = GA .sin220 = Gv .cosθ’.sin 220 = 10000.cos 1450.sin 220 = -3068KG + GCx = GA .cos 80 = Gv .cosθ’’.cos 80 = 10000.cos 1590.cos 80 = -9244KG + GCy = GA .sin 80 = Gv .cosθ’’.sin 80 = 10000.cos 1590.sin 80 = -1298 KG + Qx = Q sin g = 43035 KG + Qy = Q cos g = 3765 KG + SCx = Sc sin d = 38553 KG + SCy = Sc cos d = 21370 KG TOÅ HÔÏP IIb. 1. Trong maët phaúng ñöùng: caùc löïc taùc duïng : troïng löôïng baûn thaân voøi: Gv = 10000 KG troïng löôïng haøng Q = 36000 KG. löïc caêng caùp naâng haøng theo höôùng cuoán caùp ñaët taïi ñuoâi voøi vôùi puly daãn höôùng : SH = = 36743 KG löïc quaùn tính tieáp tuyeán khi thay ñoåi taàm vôùi: Fqt = 0,1.Gv = 0,1.10000 = 1000 KG Coi löïc quaùn tính laø phaân boá ñeàu treân suoát chieàu daøi voøi: fqt = = 54.9 KG/m Sô ñoà tính : Theo sô ñoà treân ta coù: + GAx = 9898 KG + GAy = 1039 KG + GBx = -7595 KG + GBy = -3068 KG + GCx = -9244KG + GCy = -1298KG + Qx = Q sin g = 35863 KG + Qy = Q cos g = 3138 KG + SCx = Sc sin d = 3753 KG + SCy = Sc cos d = 21370 KG x1.4 KIEÅM TRA ÑIEÀU KIEÄN BEÀN Tieán haønh kieåm tra voøi taïi caùc maët caét nguy hieåm. 2. Taïi maët caét E –E: M = 238269 ( KGm ) , Q = 18825 ( KG ) , N = 252686 ( KG ) *Kích thöôùc maët caét choïn sô boä * dieän tích tieát dieän : * Xaùc ñònh momen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc X vaø Y - Xeùt taám bieân : Tònh tieán heä truïc (X1O1Y) vaø (X2O2Y) veà heä truïc OXY vôùi khoaûng caùch truïc Ta ñöôïc : - Xeùt 2 taám thaønh : Tònh tieán heä truïc (XO3Y3) vaø (XO4Y4) veà heä truïc OXY vôùi khoaûng caùch truïc: Ta ñöôïc : - Xeùt toaøn boä maët caét tieát dieän : Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc X Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc Y * vaäy ta coù : ÖÙng suaát phaùp lôùn nhaát sinh ra treân tieát dieän: - ÖÙùng suaát tieáp do Q gaây ra : Q : löïc caét lôùn nhaát taïi tieát dieän giöõa voøi trong maët phaúng naâng Q = 18825 ( KG ) Scx : Momen tónh caùc phaàn bò caét boû ñoái vôùi truïc X Jx : Momen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x, Jx = 352.107 ( mm4 ) bxc : Chieàu roäng tieát dieän bò caét bcx = 2.dt = 2.15 = 30 ( mm ) - ÖÙng suaát töông ñöông < [s] = 18 KG/mm2 Vaäy tieát dieän maët caét thoûa maõn ñieàu kieän beàn. 3. Taïi maët caét G –G M = -27984085,4 ( Nmm ) , Q = -3185,06 ( N ) , N = 1060505,9 ( N ) *Kích thöôùc maët caét : * Dieän tích tieát dieän : * Xaùc ñònh momen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc X vaø Y - Xeùt 2 taám bieân : Tònh tieán heä truïc (X1O1Y) vaø (X2O2Y) veà heä truïc XOY vôùi khoaûng caùch truïc Ta ñöôïc: Xeùt taám thaønh : - Xeùt toaøn boä maët caét tieát dieän Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc X Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc Y * Vaäy ta coù” : ÖÙng suaát phaùp lôùn nhaát sinh ra treân tieát dieän : Vì Q nhoû neân ta boû qua öùng suaát tieáp treân tieát dieän. Ta coù: std = smax = 74,6 N/mm2 < [s] = 292,85 N/mm2 Vaäy tieát dieän maët caét thoûa maõn ñieàu kieän beàn. 4.Taïi maët caét F -F : Ta coù: TH1 : N = 886253,85 ( N ) , Q = -2227,84 ( N ) , M = -29098498 ( Nmm ) TH2 : N = -616899,9 (N) , Q = - 4313,7 (N) , M = -13483942,3 (Nmm) Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc X Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc Y Dieän tích tieát dieän : * Vaäy ta coù: : - ÖÙng suaát phaùp lôùn nhaát trong TH1 sinh ra treân tieát dieän: Vì Q nhoû neân ta boû qua öùng suaát tieáp treân tieát dieän. Ta coù: std = smax = 64,8 N/mm2 < [s] : thoûa maõn ñieàu kieän beàn. - ÖÙng suaát phaùp lôùn nhaát trong TH2 sinh ra treân tieát dieän: Vì Q nhoû neân ta boû qua öùng suaát tieáp treân tieát dieän. Ta coù: std = smax = 9,25 N/mm2 < [s] : thoûa maõn ñieàu kieän beàn. x1.5 KIEÅM TRA ÑIEÀU KIEÄN OÅN ÑÒNH 1.5.1 Kieåm tra oån ñònh daàm chính : * OÅn ñònh cuïc boä döôùi taùc duïng öùng suaát phaùp do momen uoán M gaây ra taïi maët caét nguy hieåm : ÖÙng suaát phaùp tôùi haïn sinh ra ñoái vôùi daàm 2 thaønh : Heä soá oån ñònh cuïc boä : Vaäy: daàm ñuû oån ñònh döôùi taùc duïng momen uoán M * OÅn ñònh döôùi taùc duïng löïc neùn : - Ñaëc tröng hình hoïc cuûa daàm taïi maët caét nguy hieåm : JX = 352.10 7 mm 4 JY = 376.10 7 mm 4 F = 63800 mm 4 Ta coù : Ñoä maûnh cuûa thanh : m = 1 ( theo [4] ) tra baûng 10-2 [7] ta ñöôïc j= 0,81 Vaäy: Daàm ñuû oån ñònh theo neùn 1.5.2 Kieåm tra oån ñònh thanh 1 : Momen sinh ra treân thanh laø nhoû neân ta coù theå boû qua böôùc kieåm tra oån ñònh cuïc boä do momen uoán M gaây ra * OÅn ñònh döôùi taùc duïng löïc neùn : - Ñaëc tröng hình hoïc cuûa thanh : JX = 256,23.10 7 mm 4 JY = 80,23.10 4 mm 4 F = 25680 mm 4 Ta coù : Ñoä maûnh cuûa thanh : m = 0,5 [4] baûng 10 - 2 [7] j = 0,21 Vaäy : Thanh ñuû oån ñònh theo neùn 1.5.3 Kieåm tra oån ñònh thanh 2 : * OÅn ñònh döôùi taùc duïng löïc keùo : Ta coù : Vaäy thanh 2 ñuû oån ñònh theo keùo 1.5.4 Kieåm tra oån ñònh thanh 3 : * OÅn ñònh döôùi taùc duïng löïc keùo : Ta coù : Vaäy thanh 3 ñuû oån ñònh theo keùo CHÖÔNG 2: TÍNH TOAÙN KEÁT CAÁU THEÙP CAÀN x2.1 VÒ TRÍ TAÀM VÔÙI LÔÙN NHAÁT. TOÅ HÔÏP IIa 1. Caùc thoâng soá: d = 470 a = 18 m g = 300 b = 5 m Lc = 23 m 2. Caùc löïc taùc duïng leân caàn: Troïng löôïng baûn thaân caàn phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: qc = = 700 KG/m Phaân tích qc thaønh 2 thaønh phaàn : vuoâng goùc vôùi truïc caàn vaø doïc theo truïc caàn. + qcx = qc.sing = 700.sin 300 =350 KG/m + qcy = qc.cosg = 700.cos 300 =606 KG/m Phaûn löïc taïi choát lieân keát caàn vaø voøi: RB == 47120 KG Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Phaûn löïc goái töïa taïi choát ñuoâi caàn Ro’ , Ro’’ TOÅ HÔÏP IIb 1. Trong maët phaúng thaúng ñöùng: Caùc löïc taùc duïng : Troïng löôïng baûn thaân caàn phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: qc = = 700 KG/m Phaân tích qc thaønh 2 thaønh phaàn : vuoâng goùc vôùi truïc caàn vaø doïc theo truïc caàn. + qcx = qc.sing = 700.sin 300 =350 KG/m + qcy = qc.cosg = 700.cos 300 =606 KG/m Phaûn löïc taïi choát lieân keát caàn vaø voøi: RB == 53700 KG Löïc quaùn tính tieáp tuyeán cuûa caàn khi thay ñoåi taàm vôùi coi nhö phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: fqt = = = 70 KG/m Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Phaûn löïc goái töïa taïi choát ñuoâi caàn Ro’ , Ro’’ 2. Trong maët phaúng ngang: Caùc löïc taùc duïng : taûi troïng gioù phaân boá ñeàu theo phöông ngang: Pgc = Pc.Fc Pc : aùp löïc gioù leân caàn. Pc = q0.n.c.h.b (Kg/m2) q0 : aùp suaát ñoäng cuûa gioù ôû ñoä cao 10m so vôùi maët ñaát ôû traïng thaùi laøm vieäc, q0 = 15 kg/m2. n : heä soá hieäu chænh taêng aùp löïc phuï thuoäc vaøo ñoä cao so vôùi maë ñaát, n=1,5 ( baûng 1.6 [1] ). c : heä soá khí ñoäng hoïc , c = 1,4 ( baûng 1.7 [1] ). h : heä soá quaù taûi, tính theo phöông phaùp öùng suaát cho pheùp h =1 b : heä soá ñoäng löïc, b = 1 Fc : dieän tích chaén gioù cuûa caàn, Fc =30 m2. Pgc = 945 KG qg = = 41 KG/m2 Khi löïc ngang T taùc duïng ôû ñaàu voøi seõ gaây ra uoán vaø xoaén caàn cuõng nhö giaèng voøi. Momen töông hoã töø voøi truyeàn leân caàn do löïc ngang T gaây ra : MB = 63938 (KGm) Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc taïi choát chaân caàn x2.2 VÒ TRÍ TAÀM VÔÙI TRUNG BÌNH. TOÅ HÔÏP IIa 1. Caùc thoâng soá: d = 630 a = 18 m g = 500 b = 5 m Lc = 23 m 2. Caùc löïc taùc duïng leân caàn: Troïng löôïng baûn thaân caàn phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: qc = = 700 KG/m Phaân tích qc thaønh 2 thaønh phaàn : vuoâng goùc vôùi truïc caàn vaø doïc theo truïc caàn. + qcx = qc.sing = 700.sin 500 =536 KG/m + qcy = qc.cosg = 700.cos 500 =450 KG/m Phaûn löïc taïi choát lieân keát caàn vaø voøi: RB == 104075 KG Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Phaûn löïc goái töïa taïi choát ñuoâi caàn Ro’ , Ro’’ TOÅ HÔÏP IIb 1. Trong maët phaúng thaúng ñöùng: Caùc löïc taùc duïng : Troïng löôïng baûn thaân caàn phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: qc = = 700 KG/m Phaân tích qc thaønh 2 thaønh phaàn : vuoâng goùc vôùi truïc caàn vaø doïc theo truïc caàn. + qcx = qc.sing = 700.sin 500 =536 KG/m + qcy = qc.cosg = 700.cos 500 =450 KG/m Phaûn löïc taïi choát lieân keát caàn vaø voøi: RB == 106917 KG Löïc quaùn tính tieáp tuyeán cuûa caàn khi thay ñoåi taàm vôùi coi nhö phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: fqt = = = 70 KG/m Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Phaûn löïc goái töïa taïi choát ñuoâi caàn Ro’ , Ro’’ x2.3 VÒ TRÍ TAÀM VÔÙI NHOÛ NHAÁT. TOÅ HÔÏP IIa 1. Caùc thoâng soá: d = 720 a = 18 m g = 800 b = 5 m Lc = 23 m 2. Caùc löïc taùc duïng leân caàn: Troïng löôïng baûn thaân caàn phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: qc = = 700 KG/m Phaân tích qc thaønh 2 thaønh phaàn : vuoâng goùc vôùi truïc caàn vaø doïc theo truïc caàn. + qcx = qc.sing = 700.sin 800 =689 KG/m + qcy = qc.cosg = 700.cos 800 =122 KG/m Phaûn löïc taïi choát lieân keát caàn vaø voøi: RB == 146181 KG 3. Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Phaûn löïc goái töïa taïi choát ñuoâi caàn Ro’ , Ro’’ Ta tính ñuôïc noäi löïc cuûa caàn thoâng qua phaàn meàm tính toaùn SAP TOÅ HÔÏP IIb 1. Trong maët phaúng thaúng ñöùng: Caùc löïc taùc duïng : Troïng löôïng baûn thaân caàn phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: qc = = 700 KG/m Phaân tích qc thaønh 2 thaønh phaàn : vuoâng goùc vôùi truïc caàn vaø doïc theo truïc caàn. + qcx = qc.sing = 700.sin 800 =689 KG/m + qcy = qc.cosg = 700.cos 800 =122 KG/m Phaûn löïc taïi choát lieân keát caàn vaø voøi: RB == 146181 KG Löïc quaùn tính tieáp tuyeán cuûa caàn khi thay ñoåi taàm vôùi coi nhö phaân boá ñeàu theo chieàu daøi caàn: fqt = = = 70 KG/m Caùc phaûn löïc goái töïa: Phaûn löïc trong thanh raêng RF Phaûn löïc goái töïa taïi choát ñuoâi caàn Ro’ , Ro’’ Ta tính ñöôïc noäi löïc cuûa caàn thoâng qua phaàn meàm tính toaùn SAP x2.4 KIEÅM TRA ÑIEÀU KIEÄN BEÀN VAØ OÅN ÑÒNH CAÀN Ñeå tieán haønh kieåm tra beàn caàn ta thöïc hieän 3 maët caét : Maët caét ñi qua vò trí choát kieân keát caàn vaø thanh keùo doái troïng ( maët caét coù noäi löïc sinh ra lôùn nhaát ) Maët caét ñi qua vò trí choát kieân keát caàn vaø voøi Maët caét ñi qua vò trí choát kieân keát ñuoâi caàn . Ta ñaët caùc taám laùt lieân tuïc treân taám bieân chòu neùn caûn trôû söï xoay cuûa tieát dieän daàm neân coù theå boû qua böôùc kieåm tra oån ñònh toång theå cuûa caàn khi chòu xoaén 1. Maët caét ñi qua vò trí choát kieân keát caàn vaø thanh keùo doái troïng * Kích thöôùc hình hoïc maët caét : Ta coù: : M X = 109512 kGm Q Y = 23592 kG M Y = 66809344 kGm Q X = 5404,9 kG M Z = 70606247 kGm N Z = -71644 kG ÖÙng suaát, löïc neùn, löïc caét sinh ra töø maët caét Dieän tích tieát dieän : * xaùc ñònh momen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi caùc truïc X vaø Y - Xeùt 2 taàm bieân : Tònh tieán heä truïc (X1O1Y) vaø (X2O2Y) veà heä truïc OXY vôùi khoaûng caùch truïc Ta ñöôïc - Xeùt 2 taám thaønh : Tònh tieán heä truïc (XO3Y3) va ø(XO4Y4) veà heä truïc OXY vôùi khoaûng caùch truïc Ta ñöôïc : - xeùt toaøn boä maët caét tieát dieän Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc X Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc Y Momen quaùn tính choáng xoaén töï do cuûa tieát dieän : Vôùi : γ =1 : Heä soá hieäu chænh vôùi daàm haøn . b = B0 + 15 = 1190 + 15 = 1205 mm h = H0 +15 = 1600 + 15 = 1615 mm δ1 = δ1 = 15 mm - ÖÙng suaát phaùp lôùn nhaát sinh ra treân tieát dieän : - ÖÙng suaát tieáp do QY gaây ra : Q y = 43886 ( kG ) : Löïc caét lôùn nhaát taïi tieát dieän giöõa caàn trong maët phaúng naâng Scx : Momen tónh caùc phaàn bò caét boû ñoái vôùi truïc X Jx : Momen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x, Jx = 5,228.1010 ( mm4 ) bxc : chieàu roäng tieát dieän bò caét bcx = 2.dt = 2.15 = 30 ( mm ) ÖÙng suaát tieáp do Qx gaây ra Vôùi : QX : Löïc caét lôùn nhaát taïi tieát dieän giöõa caàn trong maët phaúng ngang QX = 5404,9 ( kG ) Syc : Momen tónh caùc phaàn bò caét boû ñoái vôùi truïc y . J Y : Momen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc y : JY =5.1010 byc : chieàu roäng tieát dieän bò caét byc =2db = 2.15 = 30 ( mm ) - ÖÙng suaát tieáp do momen xoaén gaây ra - ÖÙng suaát töông ñöông : Víi thÐp 16Γ2AΦ : [s] = 292,85 ( N/mm2 ) std < [s] : vaäy tieát dieän ñuû beàn 2. Maët caét ñi qua vò trí choát kieân keát caàn vaø voøi - Taïi vò trí ñaàu caàn chuû yeáu chòu neùn vaø xoaén Ta coù : N Z = 115271 kG ; M Z = 70606247 kGmm * Dieän tích tieát dieän : Momen quaùn tính choáng xoaén töï do cuûa tieát dieän : Vôùi : γ =1 : Heä soá hieäu chænh vôùi daàm haøn . b = B0 + 50 = 1080 + 50 = 1130 mm h = H0 +10 = 420 + 10 = 430 mm δ1 = 50 δ2 = 10 mm - ÖÙng suaát phaùp lôùn nhaát sinh ra treân tieát dieän : - ÖÙng suaát tieáp do momen xoaén gaây ra - ÖÙng suaát töông ñöông : Víi thÐp 16Γ2AΦ : [s] = 292,85 ( N/mm2 ) std < [s] : vaäy tieát dieän ñuû beàn 3. Maët caét ñi qua choát ñuoâi caàn Ta coù : Kích thöôùc hình hoïc maët caét * Ta coù: Q X = 5404,9 (kG) M Z = 70606247 (kGmm) N Z = 131452 (kG) M Y = 93491441 (kGmm) Q Y = 40248 kG * Dieän tích tieát dieän: * xaùc ñònh momen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi caùc truïc X vaø Y - Xeùt 2 taám bieân : Tònh tieán heä truïc (X1O1Y) vaø (X2O2Y) veà heä truïc XOY vôùi khoaûng caùch truïc Ta ñöôïc : - Xeùt 2 taám thaønh : Tònh tieán heä truïc (XO3Y3) vaø (XO4Y4) veà heä truïc XOY vôùi khoaûng caùch truïc: Ta ñöôïc: - Xeùt toaøn boä maët caét tieát dieän Momen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc Y - ÖÙng suaát phaùp lôùn nhaát sinh ra treân tieát dieän : Momen quaùn tính choáng xoaén töï do cuûa tieát dieän : Vôùi: γ =1 : Heä soá hieäu chænh vôùi daàm haøn . b = B0 + 15 = 3300 + 70 = 3370 mm h = H0 +15 = 527 + 10 = 5375 mm δ1 = 10 δ2 = 70 - ÖÙng suaát tieáp do QY gaây ra : Q y = 40248 ( kG ) : Löïc caét lôùn nhaát taïi tieát dieän giöõa caàn trong maët phaúng naâng Scx : Momen tónh caùc phaàn bò caét boû ñoái vôùi truïc X Jx : Momen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x, Jx = 24,6.1010 ( mm4 ) bxc : Chieàu roäng tieát dieän bò caét bcx = 2.dt = 2.80 = 160 ( mm ) - ÖÙng suaát tieáp do Qx gaây ra Víi : QX : Löïc caét lôùn nhaát taïi tieát dieän trong maët phaúng ngang QX = 5404,9 ( kG ) Syc : Momen tónh caùc phaàn bò caét boû ñoái vôùi truïc y . J Y : Momen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc y : JY =6,0.1010 byc : Chieàu roäng tieát dieän bò caét byc =2db = 2.15 = 30 ( mm ) - ÖÙng suaát tieáp do momen xoaén gaây ra: - ÖÙng suaát töông ñöông : [s] = 180 ( N/mm2 ) std < [s] : vaäy tieát dieän ñuû beàn x2.5 KIEÅM TRA MOÁI GHEÙP HAØN Phaàn keát caáu theùp naâng cao ñöôïc caáu taïo töø caùc taám theùp lieân keát vôùi nhau baèng moái gheùp haøn, caùc moái haøn naøy chaïy doïc theo meùp cuûa taám bieân vaø taám thaønh Moái haøn trong daàm seõ chòu öùng suaát tieáp do caùc löïc caét vaø löïc doïc gaây ra, chòu öùng suaát döôùi taùc duïng momen uoán. N = 2424840 () Qx = 15632 () Qy = 117012 () Mux = 472086142 () Muy = 735298381 () Chieàu cao moái haøn hh = 3 mm Chieàu daøi moái haøn ålh = 7260 mm - ÖÙng suaát tieáp do löïc doïc gaây ra: (N/mm2) - ÖÙng suaát tieáp do löïc caét gaây ra: =6,09 (N/mm2) - ÖÙng suaát phaùp do moâmen uoán gaây ra: =45,81 (N/mm2) =26353800 (mm3) - ÖÙng suaát toång sinh ra trong moái gheùp: =128,47 (N/mm2) - Ñoä beàn tính toaùn cuûa moái haøn: =0,9.180=162 (N/mm2) Vôùi heä soá 0,9 ñöôïc tra töø baûng (3.2)[05] Vaäy moái haøn ñaûm baûo ñieàu kieän beàn. x2.6 KIEÅM TRA MOÁI GHEÙP BULOÂNG Ñeå ñaûm baûo khaû naêng chòu löïc vaø ñoä tin caäy cao trong suoát quaù trình laøm vieäc, ta söû duïng loaïi buloâng coù cöôøng ñoä cao. Loaïi buloâng naøy ñöôïc laøm töø theùp hôïp kim 40X, sau ñoù ñöôïc gia coâng nhieät. Gioáng nhö caùc loaïi buoâng thöôøng (buloâng thoâ), ñoä chính xaùc cuûa buloâng coù cöôøng ñoä cao khoâng cao, nhöng do buloâng ñöôïc laøm töø theùp coù cöôøng ñoä cao neân ta coù theå vaën ñai oác raát chaët (baèng côø leâ löïc) laøm cho thaân buloâng chòu keùo vaø gaây löïc eùp raát lôùn leân caùc chi tieát gheùp. Moái gheùp chòu caùc löïc N, Mx, My. Do ñoù, öùng suaát trong caùc buloâng laép raùp ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: + =472086142 () + =735298381 () + =2424840 () + =4,477.10 () + =128200 () + =7,4615. () + n=56 buloâng Laáy toïa ñoä cuûa buloâng xa nhaát (960,780) ñeå kieåm tra beàn: =18,02 (N/mm2) - ÖÙng suaát coù keå ñeán taûi troïng tính toaùn cuûa buloâng: (N/mm2) Trong ñoù: + k0=1,31,5: heä soá döï tröõ ñeå moái noái khoâng bò taùch do taûi troïng ñoäng + k1=1,41,5: heä soá tính ñeán söï phaân boá öùng suaát khoâng ñeàu treân caùc buloâng Vaäy moái gheùp ñaûm baûo ñieàu kieän beàn.