Đề tài Thiết kế cần trục tháp bánh lốp truyền động thủy lực sức nần q=40 tấn,lấy mẫu ở cảng Khánh Hội

TÍNH TỐN KẾT CẤU THÉP Đề tài:Thiết kế cần trục tháp bánh lốp truyền động thủy lực sức nần Q=40 tấn,lấy mẫu ở cảng KHÁNH HỘI. 1.1. Giới thiệu và các kích thước cơ bản của cần: 1.1.1. Giới thiệu: - Kết cấu thép cần của cần trục tháp bánh lốp có kết cấu dạng dàn không gian và tiết diện ngang của dàn là hình tam giác. - Các thanh dàn làm bằng thép ống, liên kết với nhau nhờ các mối hàn. Cần gồm có ba thanh biên, giữa các thanh biên có các hệ thanh xiên không có thanh chống đứng ở giữa. Cần là một dàn có trục thẳng và tiết diện thay đổi theo chiều dài cần. - Trong mặt phẳng nâng hàng, cần là một thanh tổ hợp có 2 điểm liên kết tựa: 1 điểm liên kết với bộ phận quay (tháp) qua khớp bản lề cố định ở đuôi cần, 1 điểm liên kết với xilanh thủy lực thay đổi tầm với tương đương một liên kết thanh. Phương của liên kết thanh có phương của xilanh thủy lực. - Trong mặt phẳng ngang, đuôi cần được liên kết với tháp bởi 2 khớp bản lề cố định, còn đầu cần thì tự do.Vì vậy trong mặt phẳng ngang, cần được coi là một thanh ngàm cứng có đầu cần là tự do. Do đó hình dáng bao cần có dạng hình thang, đầu cần có kích thước nhỏ nhất, đuôi cần tại 2 khớp liên kết với tháp có kích thước lớn nhất. - Xét điều kiện làm việc của cần ta nhận thấy rằng: cần được coi là bộ phận chịu lực chủ yếu của cần trục. Cần làm việc ở trạng thái chịu nén và uốn ngang phẳng trong 2 mặt phẳng. - Ở các thanh chịu nén của dàn ngoài việc đảm bảo sự phù hợp của kết cấu: cần dài, mảnh còn chú ý đến điều kiện ổn định của thanh để chống lại sự uốn dọc làm mất ổn định của thanh, dàn sử dụng thép ống có nhiều ưu điểm đáp ứng điều kiện này. -Để tính toán dàn đơn giản ta phải thừa nhận các giả thiết theo cơ kết cấu về dàn [5]: + Mắt của dàn phải nằm tại giao điểm của các trục thanh và là khớp lí tưởng, không ma sát. + Tải trọng chỉ tác dụng tại các mắt của dàn. + Trọng lượng các thanh trong dàn nhỏ không đáng kể so với tải trọng tác dụng nên khi tính toán bỏ qua trọng lượng các thanh trong dàn. => Từ giả thiết trên ta có thể đi đến kết luận quan trọng : Các thanh trong dàn chỉ chịu kéo hoặc nén nghĩa là nội lực các thanh trong dàn chỉ tồn tại lực dọc mà không có mômen uốn và lực cắt. 2. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT: Tên các thông số Kí Hiệu Thông số Đơn vị Sức nâng định mức Q0 40 Tấn Chiều cao nâng tối đa Hmax 20 Mét Chiều cao nâng tối thiểu Hmin 10 Mét Vận tốc nâng hàng Vn 13,5 Mét/phút Tầm với lớn nhất Rmax 25 Mét Tầm với nhỏ nhất Rmin 5 Mét Tốc độ quay của cần trục nq 1,5 Vòng/phút 7.1.2. Các kích thước cơ bản của dàn : Hình 7.1: Kết cấu thép cần. - Chiều dài của cần : L = 30 (m). - Chiều cao mặt cắt giữa cần: (bảng 5-1) [10] Chọn h = 1,5 (m). - Chiều rộng mặt cắt của cần ở giữa cần: B = (1 1,5).h (bảng 5-1) [10] => B = (1 1,5) x 1,5 Chọn B = 1,5 (m). - Chiều rộng mặt cắt của cần ở gối tựa: (bảng 5-1) [10] Chọn Bo = 2,5 (m). 1.2. Vật liệu chế tạo và ứng suất cho phép kết cấu thép của cần Chọn vật liệu chế tạo kết cấu thép cần là thép CT3, có cơ tính: STT Cơ tính vật liệu Kí hiệu Trị số Đơn vị 1 Môđun đàn hồi E 2,1.106 KG/cm2 2 Môđun đàn hồi trượt G 0,84.106 KG/cm2 3 Giới hạn chảy sch 2400 ¸ 2800 KG/cm2 4 Giới hạn bền sb 3800 ¸ 4200 KG/cm2 5 Độ giãn dài khi đứt e 21 % 6 Khối lượng riêng g 7,83 T/m3 7 Độ dai va đập ak 50¸100 J/cm2 1.3. Tải trọng và tổ hợp tải trọng: 1.3.1. Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng: - Khi máy trục làm việc thì nó chịu nhiều loại tải trọng khác nhau tác dụng lên kết cấu: tải trọng cố định, tải trọng quán tính, tải trọng gió, tải trọng do lắc động hàng trên cáp. - Tổng hợp các tải trọng khác nhau tác dụng lên cần trục có thể chia ra 3 trường hợp: + Trường hợp tải trọng I : Các tải trọng tác dụng lên máy trục là tải trọng tiêu chuẩn ở trạng thái làm việc và ở những điều kiện sử dụng tiêu chuẩn. Dùng để tính toán kết cấu kim loại theo độ bền và độ bền mỏi. Khi tải trọng thay đổi, trong đó có trọng lượng hàng thay đổi thì không tính theo trị số tải trọng cực đại mà tính theo trị số tải trọng tương đương. + Trường hợp tải trọng II : Các tải trọng tác dụng lên máy trục là tải trọng cực đại ở trạng thái làm việc và ở điều kiện nặng nhất, làm việc với trọng lượng vật nâng đúng tiêu chuẩn. Dùng để tính toán kết cấu kim loại theo độ bền và độ ổn định. + Trường hợp tải trọng III : Các tải trọng tác dụng lên máy trục là tải trọng cực đại ở trạng thái không làm việc. Các tải trọng đó gồm có: trọng lượng bản thân cần trục và gió bão tác dụng lên cần trục ở trạng thái không làm việc. Trường hợp này dùng để kiểm tra kết cấu theo điều kiện độ bền, độ ổn định ở trạng thái không làm việc. - Ở trạng thái làm việc của cần trục người ta tổ hợp các tải trọng tác dụng lên cần trục và chia thành các tổ hợp tải trọng sau : + Tổ hợp Ia, IIa : Tương ứng trạng thái cần trục làm việc, cần trục đứng yên chỉ có một cơ cấu nâng làm việc, tính toán khi khởi động (hoặc hãm) cơ cấu nâng hàng một cách từ từ tính cho tổ hợp Ia; khởi động (hoặc hãm) cơ cấu nâng hàng một cách đột ngột tính cho tổ hợp IIa. + Tổ hợp Ib, IIb : Máy trục mang hàng đồng thời lại có thêm cơ cấu khác hoạt động (quay, thay đổi tầm với, di chuyển…) tiến hành khởi động (hoặc hãm) cơ cấu đó một cách từ từ tính cho tổ hợp Ib; khởi động (hoặc hãm) cơ cấu đó một cách đột ngột tính cho tổ hợp IIb. 1.3.2 Bảng tổ hợp tải trọng. Đối với từng loại cần trục, căn cứ vào điều kiện khai thác của cần trục và các tải trọng tác dụng lên nó mà ta có bảng tổng hợp tải trọng sau : Bảng tổ hợp tải trọng Tải trọng Tính theo độ bền mỏi: Tính theo độ bền vàđộ ổn định: Ia Ib IIa IIb Trọng lượng bản thân của cần. Gc Gc Gc Gc Trọng lượng hàng (Qh) và thiết bị mang hàng (Gm). Qtđ Qtđ Q Q Hệ số động . Góc nghiêng của cáp treo hàng. Lực căng cáp treo hàng Sh Sh Sh Sh Lực quán tính tiếp tuyến và li tâm khi khởi động và hãm cơ cấu quay. 0,5. 0,5. Tải trọng gió. - - + Tổ hợp Ia, IIa : Cần trục đứng yên chỉ có một cơ cấu nâng làm việc. Tính toán khi khởi động (hoặc hãm) cơ cấu nâng hàng một cách từ từ tính cho tổ hợp Ia; khởi động (hoặc hãm) cơ cấu nâng hàng một cách đột ngột tính cho tổ hợp IIa. + Tổ hợp Ib, IIb : Cần trục đứng yên có mang hàng đồng thời cơ cấu quay hoạt động. Tiến hành khởi động (hoặc hãm) cơ cấu đó một cách từ từ tính cho tổ hợp Ib; khởi động (hoặc hãm) cơ cấu đó một cách đột ngột tính cho tổ hợp IIb. 1.4. Vị trí tính toán và sơ đồ tính cần thẳng của cần trục tháp bánh lốp: 1.4.1. Vị trí tính toán của cần: - Qua phân tích tình hình chịu lực của cần do tải trọng thẳng đứng, cần là một thanh tổ hợp (dàn) chịu nén và uốn. Nội lực trong cần phụ thuộc góc nghiêng của cần so với phương nằm ngang . + Khi cần ở tầm với nhỏ nhất (Rmin): lực nén cần đạt trị số lớn nhất. + Khi cần ở tầm với lớn nhất (Rmax): mômen gây uốn cần đạt trị số lớn nhất. + Trạng thái bất lợi của nội lực có thể là khi cần ở tầm với trung gian (Rtb). - Do đó ta tính nội lực trong cần ở cả 3 vị trí: tầm với nhỏ nhất Rmin, tầm với lớn nhất Rmax, tầm với trung gian Rtb. Căn cứ vào biểu đồ sức nâng của cần trục tháp bánh lốp, ta xác định được 3 vị trí tính toán như sau: Thông số Vị trí Q (T) R (m) (°) Rmin 40 5 80 Rtb 30 15 60 Rmax 15 25 33 Hình 7.2: Các vị trí tính toán của cần. 1.4.2. Sơ đồ tính toán: Sơ đồ tính cần được đưa về dạng sơ đồ một thanh có liên kết tựa như sau: - Trong mặt phẳng nâng hàng: Cần là một thanh tổ hợp có 2 điểm liên kết: + Đuôi cần có liên kết gối bản lề cố định với bộ phận quay (tháp). + Một điểm liên kết với xilanh thủy lực thay đổi tầm với, tương đương một liên kết thanh. Phương của liên kết thanh có phương của xilanh thủy lực. - Trong mặt phẳng ngang: Cần là một thanh tổ hợp (dàn) có liên kết tựa là 2 gối bản lề cố định ở đuôi cần, còn đầu cần tự do. 1.5. Tính kết cấu thép của cần với tổ hợp tải trọng IIa: 1.5.1. Sơ đồ tính toán: Hình 7.3: Sơ đồ tính cần ở tổ hợp IIa. 7.5.2. Xác định vị trí tính toán: Căn cứ vào biểu đồ sức nâng của cần trục, ta xác định ba vị trí tính toán của hệ cần : Thông số Vị trí Q (T) R (m) (°) Rmin 40 5 80 Rtb 30 15 60 Rmax 15 25 33 Trong đó: + Q : Tải trọng nâng bao gồm trọng lượng hàng và thiết bị mang hàng. + R : Tầm với. + a : Góc nghiêng của cần so với phương ngang. + Rmax : Tầm với lớn nhất của cần. + Rtb : Tầm với trung bình của cần. + Rmin : Tầm với nhỏ nhất của cần. 7.5.3. Các tải trọng tính toán: * Trọng lượng bản thân của cần: Gc (kG) - Trọng lượng cần Gc có: + Điểm đặt: trung điểm chiều dài của cần. + Phương, chiều: có phương thẳng đứng, chiều ngược chiều dương trục Z. + Độ lớn: Gc = 12 (T) =12.103( (Kg). - Trọng lượng cần Gc có thể coi là tải trọng phân bố đều trên các mắt dàn. Tải trọng phân bố qc có: + Điểm đặt: đặt tại mắt dàn.Ž + Phương, chiều: có phương thẳng đứng, chiều ngược chiều dương trục Z. + Độ lớn: (kG)/mắt Trong đó: + Gc : Trọng lượng bản thân của cần. + n : Số mắt dàn. * Trọng lượng hàng kể cả thiết bị mang hàng: Q(kG). - Điểm đặt: tập trung tại điểm cố định của các ròng rọc trên cần. - Phương, chiều: có phương thẳng đứng, chiều ngược chiều dương trục Z. - Độ lơnù: Q = .(Qh + Gm) [10] Trong đó: + Qh : Trọng lượng ctác dngj lên caủa hàng. + Gm =1530 Trọng lượng móc. + = 1,2 : Hệ số động học khi nâng theo chế độ làm việc trung bình. Tải trọng Vị trí Qh (kG) Gm (kG) Q (kG) Rmin 15000 1600 49530 Rtb 30000 1600 37530 Rmax 40000 1600 19530 Tải trọng giĩ ở trạng thái làm việc tác dụng lên cần đặt phan bố đều ở các mắt của dàn: Pi là áp lực giĩ tác dụng lên bề mặt chiều giĩ của cần Q0=15Kg/m2 cường độ giĩ ,suất động học ở độ cao 10m N=1.8 hệ số điều chỉnh cĩ tính đến áp lực giĩ theo chiều cao C= 1.4 hệ số khí động học hệ số kể đén tác dụng của áp lực hệ số vượt tải Fb diện tích bao của kết cấu Kc=0.5 hệ số đọ kín của kết cấu Tải trọng giĩ tác dụng lên cần trục là Tải trọng gĩ tác dụng lên cần trục trong mặt phẳng nâng hạ cần gĩc tạo bởi của cần theo phương ngang Rmax=25m w=648.5 Rtb=15m w=1031 Rmin=5m w=1172 * Lực căng dây cáp treo hàng: Sh (kG). [10] Trong đó: + Q : Sức nâng định mức. Q = Qh + Gm - Qh : Trọng tải của hàng. - Gm : Trọng lượng móc. + m = 2 : Bội suất palăng. + hP : Hiệu suất chung của palăng. (2-20) [7] Trong đó: + a = 1 : Bội suất của palăng. + t = 4 : Số ròng rọc đổi hướng không tham gia tạo bội suất a. + l = 0,98 : Hiệu suất từng ròng rọc, được chọn theo điều kiện làm việc và loại ổ, chọn puly có ổ lăn với điều kiện bôi trơn bình thường bằng mỡ, nhiệt độ môi trường bình thường bảng (2-5) [7]. Tải trọng Vị trí Q (kG) Sh (kG) Rmin 49530 26068 Rtb 37530 19752 Rmax 19530 10279 Trong mặt phẳng nâng cần cĩ các lực tác dụng gồm cĩ: Trọng lượng bản thân cần Gc. Trọng lượng vật nâng cĩ tính đến hệ số động . ứng lực trong xi lanh thủy lực nâng cần Sc. lực căng trong dây cáp nâng vật Sv. Ta cĩ sơ đồ như sau: Xác định Sc: Ta lấy moomen ở chốt đuơi cần ta cĩ : Xác dịnh các phản lực chốt đuơi cần: Xác định RH: Tsin6 + Wg + RH- Sc * cos(c) – Sv* cos(d)=0 Xác định Rv: Qo+Gc+Tcos6+Sc*sin(c) + Sv*sin (d)=0 Ta tính được thơng số sau: Vị trí Tay đòn Rmax(kG) Rtb(kG) Rmin(kG) a (mm) 2.88 3.76 2.74 b (mm) 8.6 6.37 5.5 Gc (kg) 12000 12000 12000 Wg (kg) 648.5 1031 1172 T 2052 3944 5205 Qo 19530 37530 49530 Sv(kg) 36000 69132 91238 H1(mm) 8.6 13 14.77 c 33-21=12 36 60 d 33-16=17 48 73 Lực Gía trị Rmax(kG) Rtb(kG) Rmin(kG) Sc(kG) 118034 295384 73165 RH(kG) 149019 283785 61541 RV(kG) 68034 273333 222710 Trường hợp tổ trọng IIb Tải trọng ko di động gồm trọng lượng những phần riêng lẻ của kết cáu cần Tải trọng tạm thời gồm trọng lượng vật Q và bộ phận mang hàng vật Gm P=Qo=Q+Gm Chọn sơ bộ Gm=1530 Rmax=25m , Q=15000Kg ,Qo=15000+1530=16530(kG) Rtb=25m , Q=30000Kg ,Qo=30000+1530=31530(kG) Rmin=25m , Q=40000Kg ,Qo=45000+1530=41530(kG) Tải trọng giĩ tác dụng lên cần trong mặt phẳng nâng hạ cần Vị trí W Rmin 80 1172,6 Rtb 37530 1031 Rmax 19530 648,5 Lực căng trong cáp treo vật đi vào tang nâng a bội số palăng chọn a=2 ip số palang đơn trong hệ thống : hiệu suất chung của palang đơn và các puli chuyển hướng ,chọn Tải trọng Vị trí Qo (kG) Sh (kG) Rmin 41530 21858 Rtb 31530 16595 Rmax 16530 8700 Lực quán tính ngang do tọng lượng kết cấu xuất hiện khi mở máy hoặc phanh cơ cấu quay.các lực này lấy bắng 0.1 của các tải trọng thẳng đứng tương ứng : Lực này phân bố đều theo các mắt của dàn ngang cần Lực quán tính ngang do trọng lượng của vật nâng và bộ phận mang cũng xuất hiện khi mở máy hay phanh cơ cấu quay.Lực này lấy băng 0.1 trọng lượng của vật nâng và bộ phận mang và đựt tập trung ở điểm nối các rịng rọc đầu cần: Tải trọng Vị trí Qo (kG) (kG) Rmin 41530 4153 Rtb 31530 3153 Rmax 16530 1653 7.5.4. Tính kết cấu cần trong mặt phẳng nâng hàng: Vì dàn đối xứng nên ta tính toán cho một bên dàn, còn mặt kia thì tương tự. a) Tải trọng tác dụng trong mặt phẳng nâng hàng: - Trong mặt phẳng nâng hàng, cần chịu các tải trọng sau : + Trọng lượng hàng cùng thiết bị mang hàng: Q. + Lực căng của nhánh cáp cuối cùng của palăng mang hàng: Sh. + Trọng lượng bản thân cần: Gc. +tải trọng giĩ +lực do nghiêng cáp treo hàng T=Qo*tag - Khi đặt các tải trọng tính toán lên cần trong mặt phẳng nâng hạ (mặt phẳng đứng) ta phải chia đôi các tải trọng vì ta chỉ tính cho một mặt của dàn. Vậy các tải trọng tác dụng lên một bên dàn trong mặt phẳng đứng ở các vị trí là: Tải trọng phân bố lên các mắt dàn do trọng lượng bản thân cu Trong đó: + Gc = 12000 (kG): Trọng lượng bản thân của cần. + n = 23 (mắt) : Số mắt của một bên dàn trong mặt phẳng nâng hàng. (KG/mắt) Rmax=25m Qo=16530 (kG) T=1737 Rtb=15m Qo=31530 (kG) T=3313 Rmax=5m Qo=41530 (kG) T=4365 b) Xác định các phản lực tại các liên kết tựa: Hình 7.4: Sơ đồ xác định các phản lực tại các liên kết tựa. Tính ứng lực xilanh thay đổi tầm với: Qo+Gc+Tcos6+Sc*sin(c) + Sv*sin (d)=0 - Ta xác định tay đòn của các lực dựa vào hoạ đồ vị trí của cần. Vị trí Tay đòn Rmax(kG) Rtb(kG) Rmin(kG) a (mm) 2.88 3.76 2.74 b (mm) 8.6 6.37 5.5 Gc (kg) 12000 12000 12000 Wg (kg) 648.5 1031 1173 T 1737 3313 4365 Qo 1650 31530 41530 Sv(kg) 8700*3.5=30450 58082 76503 H1(mm) 8.6 13 14.77 c 33-21=12 36 60 d 33-16=17 48 73 Lực Gía trị Rmax(kG) Rtb(kG) Rtb(kG) Sc(kG) 107598 55762 57245 RH(kG) 133536 82599 49360 RV(kG) 61021 92743 184824 Kết Cấu Thép Cần với sơ dồ tính tốn đã nêu Giả thiết được sủ dụng khi tính tốn dàn: Mắt của dàn phải nằm tại giao điểm của các trục thanh và đuoẹc xem là khớp lý tưởng (tức là cĩ thể quay tự do khơng ma sát) Tải trọng chỉ tác dụng tại các mắt của dàn. Trọng lượng bản thân của dàn khơng đáng kể so với tải trọng tác dụng lên dàn. Từ các giả thiết trên ta thấy các thanh trong dàn hỉ chịu lực kéo hoặc nén nghĩa là chỉ chịu lực doc trục chứ khơng chịu monen uốn. II.5.53. Xác định nội lực các thanh trong dàn cuả tổ hợp IIa: Mắt 1: SX = N13.cosb + N12.cosc + HA = 0 SY = N13.sinb + N12sinc + RV – qc = 0 Ở tầm với Rmax: b = 33o, c = 16o, Rv = 68034 (N), HA =149019 (N). => N12 = 83736 (kG) N13 = 82121(kG) Ở tầm với Rtb : b = 60o, c = 43o, Rv =273333 (N), HA =283785 (N). => N12 = 373707 (kG) N13 = 20945 (kG) Ở tầm với Rmin : b = 80o, c = 63o, Rv = 61541 (N), HA = 222710 (N). => N12 = 919527 (kG) N13 =-769784(kG) Mắt 2: SY = N23.sin37o – qc.sina = 0 SX = -N21 + N24 + N23.cos37o – qc.cosa = 0 Ở tầm với Rmax => N23 = 295(kG) N24 = 87773(kG) Ở tầm với Rtb => N23 = 270(kG) N24 = 373773(kG) Ở tầm với Rmin : N23 = 93(kG) N24 = 919773(kG) Mắt 3: SY =- N34.sin37o + N32.sin45o – qc.sina = 0 SX = -N31 + N36 + N34 sin53- N32 sin69o– qc.cosa = 0 Ở tầm với Rmax : => N34= 595(kG) N36 = 82098 (kG) Ở tầm với Rtb : => N34= 222(kG) N36 = 21467 (kG) Ở tầm với Rmin : N34= 467(kG) N36 = -769400 (kG) Mắt 5: SY = SX = Ở tầm với Rmax: => N56 =1596(kG) N57 =84621(kG) Ở tầm với Rtb : => N56 =60180(kG) N57 =372499(kG) Ở tầm với Rmin : => N56 =149922(kG) N57 =914640(kG) Mắt 4: SY = SX = Ở tầm với Rmax: => N46= 580 (kG) N45 = 90685 (kG) Ở tầm với Rtb => N46= 3841 (kG) N45 = 374284(kG) Ở tầm với Rmin N46= 961(kG) N45 = 922791 (kG) Mắt 6: SY = SX = Ở tầm với Rmax: => N67 =-18695(kG) N68=86659(kG) Ở tầm với Rtb => N67 =-90904(kG) N68=90604(kG) Ở tầm với Rmin => N67 =-213695(kG) N68=-916785(kG) Mắt 7: SY = N78.C0S45+N76.C0S45-qSINa=0 SX = -N75+N79- N76.SN45+N78.SIN45-qCOSa=0 Ở tầm với Rmax: => N78=21206(kG) N79=59140(kG) Ở tầm với Rtb N78=93414(kG) N79=244989(kG) Ở tầm với Rmin N78=152880(kG) N79=596866(kG) Mắt 8: SX =N86 – N810 + N89.C0S45- N87.C0S45-qCOSa=0 SY = -N87. C0S45- N89COS45 -qSINa=0 Ở tầm với Rmax: => N89=-6480 N810=64347(kG) Ở tầm với Rtb N89=-95719(kG) N810=- Ở tầm với Rmin N89=-153680(kG) N810=-1136766(kG) Mắt 9: SX =-N97 + N911 - N98.C0S45- N910.C0S45-qCOSa=0 SY = N98. C0S45+ N910COS45 -qSINa=0 Ở tầm với Rmax: => N911=50945(kG) N910=8990(kG) Ở tầm với Rtb N911=173771(kG) N910=98229(kG) Ở tầm với Rmin N911=382174(kG) N910=154480v Mắt 10: SX =-N108 + N1012 - N109.C0S45+ N1011.C0S45-qCOSa=0 SY = -N109. C0S45- N1011COS45 -qSINa=0 Ở tầm với Rmax: => N1011=-11500(kG) N1012=81596(kG) Ở tầm với Rtb N1011=-100534(kG) N1012=97413(kG) Ở tầm với Rmin N1011=-155280(kG) N1012=-914522(kG) Mắt 11: SX =-N119 + N1113 - N1110.C0S45+ N1112.C0S45-qCOSa=0 SY = N1110. C0S45+ N1112COS45 -qSINa=0 Ở tầm với Rmax: => N1112=14010 (kG) N1113=35640(kG) Ở tầm với Rtb => N1112=102839(kG) N1113=32787(kG) Ở tầm với Rmin => N1112=156080(kG) N1113=384418(kG) Mắt 12: SX =-N1210 + N1214 - N1211.C0S45 -qCOSa=0 SY = -N1211. C0S45- N1213 -qSINa=0 Ở tầm với Rmax: => N1213=-11685 (kG) N1214=97836(kG) Ở tầm với Rtb => N1213=-73348 (kG) N1214=172954(kG) Ở tầm với Rmin => N1213=-110931 (kG) N1214=-800946(kG) Mắt 13: SX =N1315 – N1311 - qCOSa=0 Thay gia tri vao ta dc: Ở tầm với Rmax: => N1315=38374 (kG) Ở tầm với Rtb => N1315=35610 (kG) Ở tầm với Rmin => N1315=387628 (kG) Mắt 14: SX =N1417 - N1412 + N1416.Cos45 -qCosa=0 SY = -N1415 - N1416.Cos45 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N1417=103798 (kG) N1416=-4565(kG) Ở tầm với Rmin => N1417=178742 (kG) N1416=-4194(kG) Ở tầm với Rtb => N1417=-796706 (kG) N1416=-1455(kG) Mắt 15: SX =-N1513 + N1516 - qCosa=0 SY = N1514 -qSina=0 Thay gia tri vao ta dc: Ở tầm với Rmax: N1514=1755 (kG) N1516=41197(kG) Ở tầm với Rtb N1514=1630(kG) N1516=38433 (kG) Ở tầm với Rmin N1514=3210(kG) N1516=390838(kG) Mắt 17: SX =N1719 - N1714 - N1617.Cos45+ N1718.Cos45-qCosa=0 SY = -N1617. Cos45- N1718Cos45 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N1718=-7514 (kG) N1719=115382(kG) Ở tầm với Rtb => N1718=-6898(kG) N1719=183195(kG) Ở tầm với Rmin => N1718=-2395 (kG) N1719=-788554(kG) Mắt 16 ` SX =-N1615 + N1618 - N1614.Cos45+ N1716.Cos45-qCosa=0 SY = N1614. Cos45+ N1617Cos45 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N1716=5003 (kG) N1618=37165 (kG) Ở tầm với Rtb => N1716=4593 (kG) N1618=35042(kG) Ở tầm với Rmin => N1716=1594 (kG) N1618=391892(kG) Mắt 18: SX =N1820 - N1618 - N1817.Cos45+ N1819.Cos45-qCosa=0 SY = N1817. Cos45+ N1819Cos45 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N1819=10024 (kG) N1820=27498 (kG) Ở tầm với Rtb => N1819=9203 (kG) N1820=26480 (kG) Ở tầm với Rmin => N1819=3195 (kG) N1820=391149 (kG) Mắt 19: SX =N1922- N1917 - N1819.Cos45+ N1920Cos45-qCosa=0 SY = -N1918. Cos45 - N1920Cos45 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N1920=-12535 (kG) N1922=134067 (kG) Ở tầm với Rtb => N1920=-11508 (kG) N1922=200663(kG) Ở tầm với Rmin => N1920=-3995 (kG) N1922=-780259 (kG) Mắt 20: SX =N2021- N2018- N2019.Cos45+ N2022Cos45-qCosa=0 SY = N2022. Cos45 - N1920Cos45 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2021=28465 (kG) N2022=-10024 (kG) Ở tầm với Rtb => N2021=27672 (kG) N2022=-9202(kG) Ở tầm với Rmin => N2021=393793 (kG) N2022=-3194 (kG) Mắt 21: SX =N2123 Cos6- N2120 -qCosa=0 SY = N2123. Sin6 - N2122 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2122=1817 (kG) N2123=31542 (kG) Ở tầm với Rtb => N2122=1892 (kG) N2123=30788(kG) Ở tầm với Rmin => N2122=-227301 (kG) N2123=-399232 (kG) Mắt 22: SX =N2224 Cos6- N2220 Cos 45- N2219 – N2223Cos40-qCosa=0 SY =- N2220. Cos45 – N2224Sin6 -qSina - N2223Sin40- N2221 =0 Ở tầm với Rmax: => N2223=14061 (kG) N2224=-119631 (kG) Ở tầm với Rtb => N2223=24483 (kG) N2224=-179115 (kG) Ở tầm với Rmin => N2223=-429836 (kG) N2224=452511(kG) Mắt 23: SX =N2325- N2321- N2322.Cos40+ N2423Cos34-qCosa=0 SY = N2324. Sin34 – N2322Sin40 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2324=4326 (kG) N2325=41631 (kG) Ở tầm với Rtb => N2324=30514 (kG) N2325=27150 (kG) Ở tầm với Rmin => N2324=-493688 (kG) N2325=-315967 (kG) Mắt 24: SX =N2426- N2422 - N2425.Cos25-N2423Cos46-qCosa=0 SY = N2423. Sin46 + N2425Sin26+qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2425=-11778 (kG) N2426=-103506(kG) Ở tầm với Rtb => N2425=-54442 (kG) N2426=-106348 (kG) Ở tầm với Rmin => N2425=808061 (kG) N2426=-1882278 (kG) Mắt 25: SX =N2527 - N2523 - N2524.Cos38+N2526Cos23-qCosa=0 SY = N2526. Sin23 + N22524Sin38-qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2526=-14770 (kG) N2527=48923 (kG) Ở tầm với Rtb => N2526=-82388 (kG) N2527=63065 (kG) Ở tầm với Rmin => N2526=1273815(kG) N2527=-2122028 (kG) Mắt 26 SX =-N2426+ N2628+ N2627Cos12-N2625Cos35-qCosa=0 SY = -N2625. Sin35 - N26275Sin12-qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2627=-30879(kG) N2628=-82867(kG) Ở tầm với Rtb => N2627=-236504(kG) N2628=60136 (kG) Ở tầm với Rmin => N2627=-3514569(kG) N2628=2602071 (kG) Mắt 27 SX =N2729 – N2725 - N2726.Cos24+N2728Cos21-qCosa=0 SY = N2526. Sin84 – N2726Sin24-qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2728=-11140 (kG) N2729=24780 (kG) Ở tầm với Rtb => N2728=-95391 (kG) N2729=-140042(N Ở tầm với Rmin => N2728=-1436808 (kG) N2729=-3877280 (kG) Mắt 29: SX =-N2829 – N2927.Cos12 -qCosa=0 Ở tầm với Rmax: => N2928=26771(kG) Ở tầm với Rtb => N2928=-143297(kG) Ở tầm với Rmin N2928=3789418(kG) Trong mặt phẳng nằm ngang trong trương hợp IIA: Trong mặt phẳng nằm ngang ,cần chịu tác dụng của tải trọng giĩ .Nên nội lực sinh ra trong các thanh của cần trong trường hợp này khơng lớn hơn nọi lực sinh ra trong các trường hợp cịn lại .Do đĩ ta khơng cần xác định nọi lực trong trong trường hợp này: Bảng giá trị nội lực trong trương hợp IIa: Vị trí Thanh Rmax Rtb Rmin N12 83736 373707 919527 N13 82121 20945 -769784 N23 295 270 93 N24 87773 373773 919773 N34 595 222 467 N36 82098 21467 -769400 N46 580 3841 961 N45 90685 374284 922791 N56 15961 60180 149922 N57 84621 372499 914640 N67 -18645 -90904 -213695 N68 86659 90604 -916785 N78 21206 93414 152880 N79 59140 244989 596866 N89 -6480 -95719 -53680 N810 64347 -45956 -1136766 N911 50945 173771 382174 N910 8990 98229 154480 N1011 -11500 -100534 -155280 N1012 81596 97413 -914522 N1112 14110 102839 156080 N1113 35640 32787 384418 N1213 -11685 -73348 -110931 N1214 97836 172954 -800946 N1315 38374 35610 387628 N1417 103798 178742 -796706 N1416 -4565 -4194 -1455 N1514 1755 1630 3210 N1516 41197 38433 390838 N1718 -7514 -6898 -2395 N1719 115382 183195 -788554 N1617 5003 4593 1594 N1618 37165 35042 391892 N1819 10024 9203 3195 N1820 27498 26480 391149 N1920 -12535 -11580 -3995 N1922 134067 200663 -780259 N2021 28465 27672 393793 N2022 -10024 -9202 -3194 N2122 1817 1892 -227301 N2123 31542 30788 -399232 N2223 14061 24483 -429836 N2224 -119631 -179115 452511 N2324 4326 30514 -493688 N2325 41631 27150 -315967 N2425 -11778 -54442 808061 N2426 -103506 -106348 -1882278 N2526 -14770 -82883 1273815 N2527 48923 63065 -2122028 N2627 -30879 -236504 -3514569 N2628 -82867 60136 2602071 N2728 -11140 -95391 -1436808 N2729 24780 -140042 -3877280 N2928 26771 -143297 3789418 7.5.5. Xác định nội lực các thanh trong dàn cuả tổ hợp IIb: a) Trong mặt phẳng nâng hàng: Trong trường hợp này ta chỉ xét trong mặt phẳng nâng hạ cần vì theo quy phạm thiết kế là cần trục đứng yên để nâng hạ hàng . Các lực tác dụng gồm cĩ: Tải trọng cảu hàng và cơng cụ mang hàng. Tải trọng bản thân cần. ứng lực trong xi lanh thủy lực tải trọng giĩ phân bố tác dụng lên cần. Bằng phương pháp tách mắt ,các gĩc độ giữa các thanh dựa theo máy mẫu : Tính toán nội lực trong từng thanh: Mắt 1: SX = N13.cosb + N12.cosc + HA = 0 SY = N13.sinb + N12sinc + VA – qc = 0 Ở tầm với Rmax: b = 33o, c = 16o, RA = 61021 (kG), HA =133536 (kG). => N12 = 69964 (kG) N13 = 81366 Ở tầm với Rtb : b = 60o, c = 43o, RA = 92743 (kG), HA =82599 (kG) => N12 = 118231 (kG) N13 = -80269 (kG) Ở tầm với Rmin : b = 80o, c = 63o, RA = 184824 (kG), HA = 49360 (kG) => N12 = -316341 (kG) N13 = 415136(kG) Mắt 2: SY = N23.sin37o – qc.sin37 = 0 SX = -N21 + N24 + N23.cos37o – qc.cosa = 0 Ở tầm với Rmax => N23 = 3716(kG) N24 = 80999(kG) Ở tầm với Rtb => N23 = 3837(kG) N24 = 81252(kG) Ở tầm với Rmin : => N23 = 4364(kG) N24 = 414292(kG) Mắt 3: SY =- N34.sin24o + N2.sin45o – qc.sina = 0 SX = -N31 + N36 + N34 - N32 sin69o– qc.sina = 0 => N34= 3351(kG) N36 = 72209 (kG) Ở tầm với Rtb : => N34= 3538(kG) N36 = 120576 (kG) Ở tầm với Rmin : N34= 7972(kG) N36 = -318170 (kG) Mắt 5: SY = SX = Ở tầm với Rmax: => N56 =14340(kG) N57 =84621(kG) Ở tầm với Rtb : => N56 =1980(kG) N57 =1092(kG) Ở tầm với Rmin : => N56 =1124(kG) N57 =6800(kG) Mắt 4: SY = SX = Ở tầm với Rmax: => N46= 6097 (kG) N45 = 82385 (kG) Ở tầm với Rtb => N46= 84602 (kG) N45 = 3370 (kG) Ở tầm với Rmin N46= 421637(kG) N45 = 4226 (kG) Mắt 6: SY = SX = Ở tầm với Rmax: => N67 =-27708(kG) N68=58084(kG) Ở tầm với Rtb => N67 =-81761(kG) N68=107300 (kG) Ở tầm với Rmin => N67 =-386928(kG) N68=366099(kG) Mắt 7: SY = N78.C0S45+N76.C0S45-qSINa=0 SX = -N75+N79- N6.SN45+N78.SIN45-qCOSa=0 Ở tầm với Rmax: => N78=29762(kG) N79=46220(kG) Ở tầm với Rtb N78=29762(kG) N79=46220(kG) Ở tầm với Rmin N78=387582(kG) N79=538195(kG) Mắt 8: SX =N86 – N810 + N89.C0S45- N87.C0S45-qCOSa=0 SY = -N87. C0S45- N89COS45 -qSINa=0 Ở tầm với Rmax: => N89=-31816(kG) N810=13089(kG) Ở tầm với Rtb N89=-10581(kG) N810=90477(kG) Ở tầm với Rmin N89=-388236(kG) N810=363936(kG) Mắt 9: SX =-N97 + N911 - N98.C0S45- N910.C0S45-qCOSa=0 SY = N98. C0S45+ N910COS45 -qSINa=0 Ở tầm với Rmax: => N911=2009(kG) N910=33870(kG) Ở tầm với Rtb N911=71473(kG) N910=12469(kG) Ở tầm với Rmin N911=8689(kG) N910=388890(kG) Mắt 10: SX =-N108 + N1012 - N109.C0S45+ N1011.C0S45-qCOSa=0 SY = -N109. C0S45- N1011COS45 -qSINa=0 Ở tầm với Rmax: => N1011=-35924(kG) N1012=-13873(kG) Ở tầm với Rtb N1011=14355(kG) N1012=91453(kG) Ở tầm với Rmin N1011=-389545(kG) N1012=589236(kG) Mắt 11: SX =-N119 + N1113 - N1110.C0S45+ N1112.C0S45-qCOSa=0 SY = N1110. C0S45+ N1112COS45 -qSINa=0 Ở tầm với Rmax: => N1112=37987 (kG) N1113=-48010(kG) Ở tầm với Rtb => N1112=-12469(kG) N1113=75116(kG) Ở tầm với Rmin => N1112=390200(kG) N1113=540047(kG) Mắt 12: SX =-N1210 + N1214 - N1211.C0S45 -qCOSa=0 SY = -N1211. C0S45- N1213 -qSINa=0 Ở tầm với Rmax: => N1213=-28313 (kG) N1214=15224(kG) Ở tầm với Rmin => N1213=-277246 (kG) N1214=981745(kG) Ở tầm với Rtb => N1213=10150 (kG) N1214=84945(kG) Mắt 13: SX =N1315 – N1311 - qCOSa=0 Thay gia tri vao ta dc: Ở tầm với Rmax: => N1315=-45773 (kG) Ở tầm với Rtb => N1315=77426 (kG) Ở tầm với Rmin => N1315=591862 (kG) Mắt 14: SX =N1417 - N1412 + N1416.Cos45 -qCosa=0 SY = -N1415 - N1416.Cos45 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N1417=20366 (kG) N1416=-4109(kG) Ở tầm với Rmin => N1417=89924 (kG) N1416=-3775(kG) Ở tầm với Rtb => N1417=895297 (kG) N1416=-1309(kG) Mắt 15: SX =-N1513 + N1516 - qCosa=0 SY = N1514 -qSina=0 Thay gia tri vao ta dc: Ở tầm với Rmax: N1514=1453 (kG) N1516=-43536(kG) Ở tầm với Rtb N1514=1336(kG) N1516=-79735(kG) Ở tầm với Rmin N1514=463(kG) N1516=594488(kG) Mắt 17: SX =N1719 - N1714 - N1617.Cos45+ N1718.Cos45-qCosa=0 SY = -N1617. Cos45- N1718Cos45 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N1718=-8217 (kG) N1719=32771(kG) Ở tầm với Rtb => N1718=-7714 (kG) N1719=101690(kG) Ở tầm với Rmin => N1718=4018 (kG) N1719=986471(kG) Mắt 16 SX =-N1615 + N1618 - N1614.Cos45+ N1716.Cos45-qCosa=0 SY = N1614. Cos45+ N1617Cos45 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N1716=6163 (kG) N1618=-48562 (kG) Ở tầm với Rtb => N1716=5660 (kG) N1618=-75372(kG) Ở tầm với Rmin => N1716=1964 (kG) N1618=-594483(kG) \ Mắt 18: SX =N1820 - N1618 - N1817.Cos45+ N1819.Cos45-qCosa=0 SY = N1817. Cos45+ N1819Cos45 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N1819=10271 (kG) N1820=-59398 (kG) Ở tầm với Rtb => N1819=9599 (kG) N1820=-76138 (kG) Ở tầm với Rmin => N1819=-3363 (kG) N1820=-586637 (kG) Mắt 19: SX =N1922- N1917 - N1819.Cos45+ N1920Cos45-qCosa=0 SY = -N1918. Cos45 - N1920Cos45 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N1920=-12325 (kG) N1922=50985 (kG) Ở tầm với Rtb => N1920=-11485 (kG) N1922=118980 (kG) Ở tầm với Rmin => N1920=2708 (kG) N1922=984804 (kG) Mắt 20: SX =N2021- N2018- N2019.Cos45+ N2022Cos45-qCosa=0 SY = N2022. Cos45 - N1920Cos45 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2021=-58600 (kG) N2022=-10270 (kG) Ở tầm với Rtb => N2021=-75162 (kG) N2022=-9599(kG) Ở tầm với Rmin => N2021=-584469 (kG) N2022=3357 (kG) Mắt 21: SX =N2123 Cos6- N2120 -qCosa=0 SY = N2123. Sin6 - N2122 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2122=7553 (kG) N2123=-58363 (kG) Ở tầm với Rtb => N2122=8949 (kG) N2123=-72852(kG) Ở tầm với Rmin => N2122=61282 (kG) N2123=-581842(kG) Mắt 22: SX =N2224 Cos6- N2220 Cos 45- N2219 – N2223Cos40-qCosa=0 SY =- N2220. Cos45 – N2224Sin6 -qSina - N2223Sin40- N2221 =0 Ở tầm với Rmax: => N2223=9089 (kG) N2224=-39211 (kG) Ở tầm với Rtb => N2223=21460 (kG) N2224=-98530 (kG) Ở tầm với Rmin => N2223=232477 (kG) N2224=-816187(kG) Mắt 23: SX =N2325- N2321- N2325.Cos40+ N2423Cos34-qCosa=0 SY = N2324. Sin34 – N2322Sin40 -qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2324=13499 (kG) N2325=-60477 (kG) Ở tầm với Rtb => N2324=27471 (kG) N2325=-77029 (kG) Ở tầm với Rmin => N2324=150168 (kG) N2325=-525685 (kG) Mắt 24: SX =N2426- N2422 - N2425.Cos26-N2423Cos46-qCosa=0 SY = N2423. Sin46 + N2425Sin26+qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2425=-4410 (kG) N2426=-25980 (kG) Ở tầm với Rtb => N2425=-53939 (kG) N2426=-66242 (kG) Ở tầm với Rmin => N2425=-486323 (kG) N2426=-248093 (kG) Mắt 25: SX =N2527 - N2523 - N2524.Cos38+N2526Cos23-qCosa=0 SY = N2526. Sin23 + N22524Sin38-qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2526=-2653 (kG) N2527=-59465 (kG) Ở tầm với Rtb => N2526=-80694 (kG) N2527=-43097 (kG) Ở tầm với Rmin => N2526=-769986(kG) N2527=-197537 (kG) Mắt 26 SX =-N2426+ N2628+ N2627Cos12-N2625Cos35-qCosa=0 SY = -N2625. Sin35 - N26275Sin12-qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2627=-753 (kG) N2628=-25344(kG) Ở tầm với Rtb => N2627=215074 (kG) N2628=-340559 (kG) Ở tầm với Rmin => N2627=2110663 (kG) N2628=-2950586 (kG) Mắt 27 SX =N2729 – N2725 - N2726.Cos24+N2728Cos21-qCosa=0 SY = N2526. Sin84 – N2726Sin24-qSina=0 Ở tầm với Rmax: => N2728=909 (kG) N2729=-57936 (kG) Ở tầm với Rtb => N2728=89051 (kG) N2729=146511 (kG) Ở tầm với Rmin => N2728=867489 (kG) N2729=1651723 (kG) Mắt 29: SX =-N2829 – N2927.Cos12 -qCosa=0 Ở tầm với Rmax: => N2928=54597 (kG) Ở tầm với Rtb => N2928=-145467(kG) Ở tầm với Rmin => N2928=-1618925 (kG) Nội lực trong mặt phẳng nâng hạ hang trường hợp IIB: Vị trí Thanh Rmax Rtb Rmin N12 69964 118231 -316341 N13 81366 -80269 415136 N23 3716 3837 4364 N24 80999 81252 414292 N34 3351 3538 7972 N36 72209 120576 -318170 N46 6097 84602 421637 N45 82385 3370 4226 N56 14340 1980 1124 N57 84621 1092 6800 N67 -27708 -81761 -386928 N68 58084 107300 366099 N78 29762 29762 387582 N79 46220 46220 538195 N89 -31816 -10581 -388236 N810 13089 90477 363936 N911 2009 71473 8689 N910 33870 12469 388890 N1011 -35924 14355 -389545 N1012 -13873 91453 589236 N1112 37987 -12469 390200 N1113 -48010 75116 540047 N1213 -28313 -277246 10150 N1214 15224 981745 84945 N1315 -45773 77426 591862 N1417 20366 89924 895297 N1416 -4109 -3775 -1309 N1514 1453 1336 463 N1516 -43536 -79735 594488 N1718 -8217 -7714 4018 N1719 32771 101690 986471 N1617 6163 5660 1964 N1618 -48562 -75372 -594483 N1819 10271 9599 -3363 N1820 -59398 -76138 -586637 N1920 -12325 -11485 2708 N1922 50985 118980 984804 N2021 -58600 -75162 -584469 N2022 -10270 -9599 3357 N2122 7553 8949 61282 N2123 -58363 -72852 -581842 N2223 9089 21460 232477 N2224 -39211 -98530 -816187 N2324 13499 27471 150168 N2325 -60477 -77029 -525685 N2425 -4410 -53939 -486323 N2426 -25980 -66242 -248093 N2526 -2653 -80694 -769986 N2527 -59465 -43097 -197537 N2627 -753 215074 2110663 N2628 -25344 -340559 -3950586 N2728 909 89051 1867489 N2729 -57936 146511 2651723 N2928 54597 -145467 -2618925 2.6.4. Tính kết cấu cần trong mặt phẳng nằm ngang: a) Các tải trọng tính toán: * Tải trọng do quán tính tiếp tuyến do quay cần trục: (kG). (4.30) [10] Trong đó: + mc : Khối lượng cần. + : Gia tốc góc. Trong đó: - w : Vận tốc góc quay. - t = 10 (s): Thời gian khởi động hoặc hãm cơ cấu. Ta chọn theo bảng (3-16) [7]. + rc : Khoảng cách từ tâm phần quay tới trọng tâm của cần. Vị trí Thông số Rmin Rtb Rmax mc (kg) 1225 1225 1225 rc (m) 2.6 7,5 12.6 0,016 0,016 0,016 (kG). 50,96 147 247 * Tải trọng gió: Pg (kG). - Tải trọng gió. = Pgh + Pi (4-4) [10] Trong đó: + Pg : Toàn bộ tải trọng gió tác dụng lên máy trục. + FH : Diện tích chắn gió tính toán của kết cấu và vật nâng. + pg : Aùp lực của gió tác dụng lên kết cấu. (4-6) [10] Trong đó: + qo : Cường độ gió ở độ cao 10m so với mặt đất. + n : Hệ số hiệu chỉnh áp lực gió tính đến sự tăng áp lực theo chiều cao. + c : Hệ số khí động học của kết cấu. + : Hệ số kể tới tác dụng động của gió. + : Hệ số vượt tải. Fi = kc.Fb (4-5) [10] Trong đó: + kc : Hệ số độ kín của kết cấu (hệ số lọt gió). + Fb : Diện tích hình bao của kết cấu. Tải trọng gió tác dụng lên cần trục: Tải trọng giĩ tác dụng lên mặt phẳng nâng hạ: Aùp lực của gió: Trong đó: + qo = 15 (kG/m2) : Cường độ gió ở độ cao 10m so với mặt đất. + c = 1,4 : Hệ số khí động học của kết cấu. Chọn theo bảng (1-7) [2]. + = 1,4 : Hệ số kể tới tác dụng động của gió. + = 1 : Hệ số vượt tải (tính theo phương pháp ứng suất cho phép). + n = 1.8 : Hệ số hiệu chỉnh áp lực gió tính đến sự tăng áp lực theo chiều cao. Chọn theo bảng (1-6) [2]. Vị trí Thông số Rmin Rtb Rmax qo ((kG/m2) 15 15 15 1,4 1,4 1,4 1 1 1 c 1,4 1,4 1,4 n 1,8 1,8 1,8 pi ((kG/m2) 52,92 52,92 52,92 648.5 1031 1172 Diện tích chắn gió tính toán của cần: Fc = kc.Fb Trong đó: + kc = 0,2 : Hệ số độ kín của kết cấu (hệ số lọt gió, bảng (4-3) [10]. + Fb : Diện tích hình bao của cần. - Tải trọng gió tác dụng lên hàng: Aùp lực của gió: Trong đó: + qo = 15 (kG/m2) : Cường độ gió ở độ cao 10m so với mặt đất. + c = 1,4 : Hệ số khí động học của kết cấu. Chọn theo bảng (1-7) [2]. + = 1,4 : Hệ số kể tới tác dụng động của gió. + = 1 : Hệ số vượt tải (tính theo phương pháp ứng suất cho phép). + n =1.8 : Hệ số hiệu chỉnh áp lực gió tính đến sự tăng áp lực theo chiều cao. Chọn theo bảng (1-6) [2]. Vị trí Thông số Rmin Rtb Rmax qo ((Kg/m2) 15 15 15 1,4 1,4 1,4 1 1 1 C 1,4 1,4 1,4 N 1,8 1,8 1,8 pgh (kG./m2) 52.92 52.92 52.92 c) Xác định nội lực trong các thanh ở mặt phẳng nằm ngang: Lấy mơmen một trong 2 gối đỡ: Vị trí Lực Rmax Rtb Rmin 1200 1200 1200 1653 3153 4153 1190 1190 1190 Vị trí Lực Rmax Rtb Rmin Rv(KG) 37653 39153 40153 Rng(KG) 42780 65220 80220 Nội lực trong mặt phẳng nằm ngang: Vị trí Thanh Rmax Rtb Rmin N12 0 0 0 N13 -62307 -94083 -169076 N23 49911 75595 136213 N24 -57528 -87428 -157998 N34 40849 62293 112909 N36 472 504 577 N46 37975 58321 106350 N45 -37975 -58321 -106350 N56 19608 30335 55659 N57 -51662 -79924 -146645 N67 51538 80031 147301 N68 -51416 -80144 -147973 N78 51295 80264 148664 N79 -51175 -80390 -149372 N89 51058 80522 150100 N810 -505 -559 -682 N911 -50438 -80187 -150443 N910 50335 80356 151258 N1011 -47281 -75799 -143155 N1012 47098 75829 143691 N1112 -44484 -71932 -136766 N1113 44238 71850 137075 N1213 -42131 -68734 -131580 N1214 41839 68570 131720 N1315 -40070 -65975 -127177 N1417 39743 65746 127182 N1416 -38311 -63681 -123625 N1514 37957 63403 123527 N1516 -36752 -61695 -120636 N1718 36377 61378 120456 N1719 -35365 -59979 -118147 N1617 34974 59631 117902 N1618 -40430 -69306 -137551 N1819 16414 28136 55842 N1820 635731 1017881 1920451 N1920 595542 956803 1810071 N1922 563231 907180 1719583 N2021 496229 803330 1528740 N2022 429021 698368 1334635 N2122 361597 592244 1137129 N2123 361597 592245 1137130 N2223 294251 484954 935502 N2224 235795 391039 757837 N2324 185503 309537 602610 N2325 142233 238783 466929 N2425 105247 177742 349056 N2426 73607 125020 246522 N2526 46658 79666 157677 N2527 23734 40685 80748 N2627 -663663 -1060186 -1996679 N2628 -595542 -956803 -1810071 N2728 -595542 -956803 -1810071 N2729 -529755 -855392 -1624561 N2928 -462651 -750991 -1432104 Bảng 7.6: Nội lực trong thanh ở mặt phẳng ngang (tổ hợp IIb). 7.7. Xác định nội lực lớn nhất trong các thanh của dàn: 7.7.1. Nội lực lớn nhất trong thanh xiên: Dựa vào bảng nội lực trong các thanh xiên ta xác định được nội lực lớn nhất của thanh xiên trong mặt phẳng nâng hạ hàng trường hợp IIa là N = -3541569 kG tại vị trí Rmin ,ở mặt phẳng nâng hàng thuộc tổ hợp IIb là N=2110663 kG tại vị trí Rmin. Vậy nội lực lớn nhất là tổng của 2 trường hợp: N=5652232 kG 7.7.2. Nội lực lớn nhất trong thanh biên:` - Tính nội lực trong thanh biên của dàn ở tổ hợp IIb bằng cách cộng đại số nội lực của thanh biên trong mặt phẳng nằm ngang và mặt phẳng nâng hàng: + Trong mặt phẳng thẳng đứng: Thanh biên cĩ nội lưc lớn nhất trong trường hợp IIa N2628 = -3877280 kG Thanh biên cĩ nội lưc lớn nhất trong trường hợp IIb N2729 = -3950598 kG + Trong mặt phẳng ngang: + Vậy cộng nội lực theo nguyên tắc Ta có bảng tổng hợp nội lực của thanh biên trong tổ hợp IIb như sau: + Dựa vào bảng tổng hợp nội lực trên, thanh biên có nội lực lớn nhất là thanh số N2627 có lưc N2627 = -5947265 kG ở vị trí tầm với Rmin + So sánh nội lực lớn nhất của thanh biên ở hai tổ hợp tải trọng: Tổ hợp IIa: N2627 = -3877280 kG Tổ hợp IIb: N2627 = -5947265 kG Vậy nội lực lớn nhất trong thanh biên là: N2628 = -5947265 kG 7.7.3. Xác định giới hạn cho phép của vật liệu: Kết cấu thép cần của cần trục được thiết kế tính toán theo phương pháp ứng suất cho phép. Theo phương pháp ứng suất cho phép điều kiện an toàn về bền của kết cấu là phải đảm bảo ứng suất do tải trọng tiêu chuẩn sinh ra trong kết cấu không vượt quá trị số ứng suất cho phép. Ứng suất cho phép này lấy bằng ứng suất giới hạn của vật liệu so chia cho hệ số an toàn n. - Điều kiện giới hạn về độ bền khi tính theo phương pháp ứng suất cho phép: (2-1) [10] Trong đó : + s : Ứùng suất do tải trọng tiêu chuẩn sinh ra trong cấu kiện. + [s] : Ứng suất cho phép. + so : Ứng suất giới hạn, đối với vật liệu dẻo so là giới hạn chảy, đối với vật liệu dòn so là giới hạn bền. + n : Hệ số an toàn. - Điều kiện giới hạn về độ ổn định khi tính theo phương pháp ứng suất cho phép: (2-2) [10] - Vật liệu làm kết cấu thép cần là thép CT3 có: + sch = 2400 ¸2800 (KG/cm2): Giới hạn chảy của thép CT3. + n = 1,4 : Hệ số an toàn, chọn theo bảng (2-2) [10]. 7.8. Tính chọn tiết diện các thanh trong dàn: 7.8.1. Tính chọn tiết diện thanh xiên: - Thanh xiên chịu tải lớn nhất trong cả hai trường hợp tải trọng trong mặt phẳng nâng hạ ở tổ hợp IIa và có giá trị nội lực là N2627 = 5652232 kG - Tiết diện thanh xiên được chọn sơ bộ theo điều kiện bền: Tiết diện của thanh xiên có các thông số sau: + Diện tích : F = 3694 (mm2). + Đuờng kính ngoài : D = 110 (mm). + Đường kính trong : d = 86 (mm). * Kiểm tra độ ổn định của thanh xiên: - Mômen quán tính của tiết diện đối với trục x và y: Jx = Jy = 0,05.D4.(1 - h4) (bảng 4-1) [11] Trong đó: => Jx = Jy = 0,05 x 1104 x (1 – 0,784) = 4610813 (mm4) - Bán kính quán tính của tiết diện đối với trục x và y: (4-17) [11] - Độ mảnh: (7.2) [10] Trong đó: + m = 1 : Hệ số chiều dài tính toán, phụ thuộc liên kết của thanh ở hai đầu của cột. + l = 2200 (mm) : Chiều dài hình học của thanh. + r = 35,3 (mm) : Bán kính quán tính của tiết diện. Tra bảng (7-1) [10] ta có ứng với l = 62,3 thì j = 0,86. - Tính ổn định của cột chịu nén: Vậy thanh xiên thoả mãn điều kiện ổn định. *Kiểm tra bền của thanh xiên: Ứng suất lớn nhất trong thanh là: Vậy thanh xiên thỏa mãn điều kiện bền. 7.8.2. Tính chọn tiết diện thanh biên: - Thanh biên chịu tải lớn nhất là thanh N2628 trong mặt phẳng nâng hạ ở tổ hợp IIb và có giá trị nội lực là N2628 = -5947265 kG. Giá trị nội lực trong thanh chính là tổng nội lực các thanh tương ứng trong mặt phẳng nâng hạ và mặt phẳng ngang. - Tiết diện thanh biên được chọn sơ bộ theo điều kiện bền: Tiết diện của thanh biên có các thông số sau: + Diện tích : F = 3694 (mm2). + Đuờng kính ngoài : D = 110 (mm). + Đường kính trong : d = 86 (mm). * Kiểm tra độ ổn định của thanh biên:: - Mômen quán tính của tiết diện đối với trục x và y: Jx = Jy = 0,05.D4.(1 - h4) (bảng 4-1) [11] Trong đó: => Jx = Jy = 0,05 x 1104 x (1 – 0,784) = 4610813 (mm4) - Bán kính quán tính của tiết diện đối với trục x và y: (4-17) [11] - Độ mảnh: (7.2) [10] Trong đó: + m = 1 : Hệ số chiều dài tính toán, phụ thuộc liên kết của thanh ở hai đầu của cột. + l = 2200 (mm) : Chiều dài hình học của thanh. + r = 35,3 (mm) : Bán kính quán tính của tiết diện. Tra bảng (7-1) [10] ta có ứng với l = 62,3 thì j = 0,86. - Tính ổn định của cột chịu nén: Vậy thanh biên thoả mãn điều kiện ổn định. *Kiểm tra bền của thanh bien: Ứng suất lớn nhất trong thanh là: Vậy thanh biên thỏa mãn điều kiện bền. 7.9. Kiểm tra ổn định tổng thể cần: Hình 7.9: Các kích thước hình học của cần. * Đặc trưng hình học của các mặt cắt: Ø 110 A-A B-B C-C Hình 7.10: Các mặt cắt của cần. - Mômen quán tính đối với trục X – X: JX = 4.(Jx + b2.F) Trong đó: + Jx: Mômen quán tính. + b: Khoảng cách từ trục X-X đến x-x. + F: Diện tích tiết diện thanh biên. - Mômen quán tính đối với trục Y – Y: JY = 4.(Jy + a2.F) Trong đó: + Jy : Mômen quán tính. + a : Khoảng cách từ trục Y-Y đến y-y. + F: Diện tích tiết diện thanh biên. - Bán kính quán tính của tiết diện đối với trục X – X: - Bán kính quán tính của tiết diện đối với trục Y – Y: Mặt cắt a (cm) b (cm) JX (cm4) JY (cm4) rX (cm) rY (cm) I - I 35,5 127 12418132 998932 127 36 II - II 110 119,2 10943296 9323860 119 110 III - III 38,5 110,5 9408532 1169428 111 39 * Cần là thanh tổ hợp, dùng phương pháp biến đổi tương đương từ đó ta có thể xác định chiều dài tính toán của cần trong mặt phẳng nâng và mặt phẳng ngang. - Trong mặt phẳng nâng hạ: ; Tra bảng (7-4) [10], ta được hệ số qui đổi tương đương là m1 = 1,01. Chiều dài tính toán của cần trong mặt phẳng nâng: lX = m.m1.l Trong đó: + m = 1 : Hệ số phụ thuộc vào liên kết cần. + l = 45400 (mm) : Chiều dài cần. => lX = 45400 x 1 x 1,01 = 45854 (mm) - Trong mặt phẳng ngang: Do không kể đến ảnh hưởng của cáp nâng hàng đến độ ổn định tổng thể của cần nên coi cần là một thanh có đầu công son m = 2. Căn cứ vào hình dạng biến đổi của cần trong mặt phẳng ngang kết hợp với tra bảng (7-5) [10], ta có hệ số qui đổi tương đương là m1 = 1,45. Chiều dài tính toán của cần trong mặt phẳng nâng: lY = m.m1.l Trong đó: + m = 2 : Hệ số phụ thuộc vào liên kết cần. + l = 45400 (mm) : Chiều dài cần. => lY = 45400 x 2 x 1,45 = 131660 (mm) - Để xác định độ mảnh qui đổi của cần , ta tìm độ mảnh lớn nhất của thanh cần cũng như mặt cắt đặc: Vậy ta có: (7-14) [10] Trong đó: + = 119,7: Độ mảnh lớn nhất của thanh tương ứng với một trong các trục chính, = max (,). + Fb = 4 x 19242 = 76968 (mm2): Diện tích tiết diện của tất cả các thanh biên. + Fg1 = Fg2 = 2 x 3694 = 7388 (mm2): Diện tích tiết diện của các thanh giằng (trong mặt phẳng thẳng đứng và mặt phẳng nằm ngang). + Trong mặt phẳng đứng = 46o thì k1 = 27; trong mặt phẳng ngang = 48o thì k2 = 27. Tra bảng (7-1) [10], ta được 0,45. - Từ các số liệu ở trên, kiểm định tổng thể của cần kiểm tra tại mặt cắt II – II ở đoạn giữa của cần: Vậy cần thoả mãn điều kiện ổn định. 7.10. Tính toán mối hàn: - Mối ghép bằng hàn có nhiều ưu điểm nên ngày càng sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Kết cấu ghép bằng hàn có khối lượng nhỏ so với ghép bằng đinh tán vì không có mũ đinh, không phải ghép chồng hoặc dùng tấm đệm, kim loại được tận dụng vì không bị lỗ đinh làm yếu. - Ta tính mối hàn của thanh xiên, thanh biên trong mặt phẳng có nội lực 2 thanh liên kết hàn lớn nhất. - Chọn phương pháp hàn hồ quang bằng tay, dùng que hàn 42 . Ứng suất cho phép của mối hàn: (bảng 5-1 [3]) + Chịu kéo: + Chịu nén: + Cắt: - Các thanh xiên cùng đường kính nên mối hàn thanh xiên với thanh biên, ta chọn thanh xiên có nội lực lớn nhất để hàn với thanh biên để tính mối hàn được đảm bảo độ bền khi hàn các thanh xiên còn lại. (5-17) [3] Trong đó: + M = 0 : Mômen uốn của thanh. + l = 700 (mm) : Chiều dài đường hàn. + F = N3 = 514135 (N) : Nội lực lớn nhất của thanh xiên. Chọn k = 6 (mm). Vậy chiều dày tính toán của mối hàn: