Thiết kế kết cấu pallet

Chương 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU PALLET 4.1.Chọn hình thức kết cấu. Hình thức kết cấu: sàn đỡ là nơi tập trung tải trọng từ ô tô, là nơi trực tiếp nhận ô tô từ mặt sàn và đưa xuống tầng hầm. Do tính chất của hệ thống vừa chở người và chở ô tô nên kết cấu đòi hỏi tính bền và độ ổn định cao theo tiêu chuẩn Việt Nam. Kết cấu của sàn đỡ bao gồm các thanh thép hình lên kết với nhau và có kích thước phù hợp về độ an toàn, khoảng không gian cho phép. 4.2.Chọn vật liệu chế tạo Do kết cấu thang đòi hỏi gọn nhẹ, đảm bảo độ bền, độ ổn định, và có tính kinh tế nên thép được chọn là thép hình CCT38Mn theo TCVN 1654-75 làm kết cấu khung chính cho sàn đỡ. Ngoài ra để phủ mặt sàn pallet chọn thép tấm SS400 theo tiêu chuẩn JIS. 4.3.Xác định vị trí tính toán - Các tải trọng và tổ hợp tải trọng tính toán Hình 4.1: Kết cấu khung pallet 4.3.1 Các tải trọng và tổ hợp tải trọng tính toán: a, Trường hợp 1: Tải danh nghĩa; b, Trường hợp 2: Thử tải thang nâng để đưa vào sử dụng khi khám nghiệm kỹ thuật, vượt tải 150%; Nguyên tắc chung tính bền thang nâng dựa vào ứng suất cho phép Trong đó: - ứng suất lớn nhất tác dụng lên chi tiết - ứng suất cho phép. - ứng suất nguy hiểm của vật liệu lấy theo giới hạn bền, giới hạn mỏi hoặc giới hạn chảy trong từng trường hợp tính toán. n- hệ số an toàn nhỏ nhất cho phép. 4.3.2.Các trường hợp tính toán: a, Trường hợp 1: Khi có tải trọng danh nghĩa tác dụng khi thang nâng làm việc. Theo bảng tổ hợp tải trọng (bảng 2-1), [05]; Qt= Q.kđ Gt= Gp. kđ Trong đó: Q - Tải trọng định mức Q = 2200 kg; Gp – khối lượng cabin Gp = 600 kg; a: gia tốc chuyển động của pallet a = 1,5 m/s2; g: gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2; kđ: hệ số động; Vậy: Qt = 22000 * 1.15 = 26000 N Gt = 6000 * 1.15 = 6900 N b, Trường hợp 2: Khi sàn đỡ chịu tải trọng lúc kiểm nghiệm thang nâng để xin cấp phép sử dụng: Qt= Q.kqt Gt= Gp. Kqt Với : kqt –hệ số quá tải. Kqt=1,5 đối với thang máy dùng xích làm dây kéo. Vậy : Qt = 33000 N Gt = 9000 N 4.4. Tính toán kiểm tra bền khung ngang pallet. 4.4.1. Tính sàn ở trường hợp tải thứ I: Sơ đồ tính bền sàn đỡ theo điều kiện chịu uốn. Hình 4.2: Biểu đồ nội lực sàn trường hợp tải thứ I 4.4.2. Tính sàn ở trường hợp tải thứ II : Sơ đồ tính bền sàn đỡ theo điều kiện chịu uốn. Hình 4.3: Biểu đồ nội lực sàn trường hợp tải thứ II + Xác định đặc trưng hình học vật liệu làm khung: Thép được chọn sơ bộ làm là thép CCT3 đặc trưng hình học giới hạn chảy 2400 daN/cm2, giới hạn bền 3400 daN/cm2. Tổ hợp mặt cắt ngang vơi các thông số thép chữ U như sau : Kích thước danh nghĩa Kích thước mặt cắt ngang Diện tích mặt cắt ngang KL 1m Chiều dài Khoảng cách từ trọng tâm đến mép cạnh Mơmen quán tính Bán kính xoay Modul tiết diện H X B t1 t2 r1 r2 A W Cy Ix Iy ix iy Zx Zy mm mm mm mm mm cm2 kg/m cm cm4 cm4 cm cm cm3 cm3 125x65 6 8 8 4 17.11 13.4 1.90 424 61.8 4.98 1.90 67.8 13.4 Hình 4.4: Mặt cắt dầm của sàn pallet. Mặt cắt có 2 trục x và y đối xứng nên x và y đồng thời là trục quán tính chính trung tâm . + Tính Jx : vì F1 = F2 và F3 = F4 nên : , cm4 cm4 + Tính Jx : vì F1 = F2 và F3 = F4 nên : , cm4 cm4 Vậy Jy = 2*(453.35 + 337.5) = 1581.7 cm4 4.4.3. Kiểm tra bền: Thang nâng được tính theo phương pháp ứng suất cho phép. Theo phương pháp này thì điều kiện an toàn về bền của kết cấu phải đảm bảo ứng suất do tải trọng sinh ra trong kết cấu không vượt quá trị số ứng suất cho phép. Ứng suất lớn nhất sinh ra trong dầm được tính như sau: Trong đó: = 240N/mm2 - giới hạn chảy; n = 2÷3 - hệ số an toàn; ; = 33.87 cm3 - momen chống uốn; N/mm2 Vậy kết cấu thỏa mãn điều kiện bền. 4.4.4 Tính toán sàn theo điều kiện chịu cắt. Ứng suất tiếp xác định theo công thức (1.35), [04]: N/mm2 Trong đó : Jx = 2541.53 cm4 – momen quán tính của tiết diện đối với trục trung hòa; Sx – momen tĩnh của nữa tiết diện,cm3; Qy = 2295 N – lực cắt lực cắt lớn nhất; bc - chiều dày của thành dầm; Xác định momen tĩnh của nửa tiết diện. Hình 4.5: Mặt cắt ngang của sàn. Vậy : So sánh thấy sàn thỏa điều kiện bền khi chịu tác dụng của lực cắt. 4.5. Bảng tính kiểm tra sàn pallet: 4.5.1. Đặc trưng hình học của mặt cắt ngang: Sàn pallet được sử dụng là thép tấm SS400 theo tiêu chuẩn JIS G3101 – 1987, tương đương với thép CCT38 theo TCVN 1765 – 75. Có N/mm2, N/mm2 Hình 4.6: Mặt cắt ngang pallet Chọn mặt phẳng sàn đáy là mặt phẳng chuẩn để tính tốn của tấm thép. Xét một nửa mặt cắt ngang, mặt cắt ngang được chia làm 6 thành phần các thơng số hình học được tính tốn như sau: Stt b x h (cm) F (cm2) Wx (cm3) Jx (cm4) yc (cm) 1 0.4 x 3 1.2 0.6 0.9 8.5 2 12.2 x 0.4 4.88 0.325 0.065 9.8 3 0.4 x 10 4 6.666 33.333 5 4 51 x 0.4 20.40 1.36 0.272 0.2 5 0.4 x 7.3 2.92 3.552 12.967 3.65 6 40.6 x 0.4 16.24 1.08 0.216 7.10 Các thơng số của phần tử thứ nhất được tính tốn. Momen tĩnh mặt cắt ngang đối với trục tọa độ x tính theo cơng thức (4-5), [04]: Trong đĩ: Fi – diện tích mặt phẳng nhỏ thứ i, cm2; yci – tọa độ trọng tâm ci của diện tích Fi, cm; Sx = 208.066 cm2 Vị trí trục x-x trục quán tính chính trung tâm theo cơng thức (4-5), [04]: Momen quán tính của mặt cắt ngang: Momen chống uốn nhỏ nhất mặt cắt ngang pallet: 4.5.2. Kiểm tra bền, tính cho ½ pallet: Momen uốn do tải trọng tập trung của xe lên pallet. Hình 4.7: Sơ đồ tính pallet với tải tập trung. Sơ đồ tính như trên và khoảng cách giữa hai gối l = 5299 mm chính là khoảng cách hai bánh xe di chuyển pallet Tải trọng tập chung do khối lượng xe gay lên: Trong đó: mkh – khối lượng khác; 0.6 – hệ số không đều của sự phân phối khối lượng không dều lên 4 bánh xe; Momen uốn lớn nhất do tải trọng tập trung gay ra: Mc = = = 87433.5 kG.cm Momen uốn do tải trọng phân bố do khối lượng bản thân pallet gay lên: Hình 4.8: Sơ đồ tính pallet với tải trọng phân bố Tải trọng đơn vị do khối lượng bản thân pallet phân bố đều ½ pallet là: Momen uốn lớn nhất do tải trọng phân bố gay lên là: Momen uốn tổng cộng tác dụng lên ½ pallet là: Mmax = Mc + Mp = 87433.5 + 21550.94 = 108984.44 kG.cm Ưùng suất lớn nhất sinh ra do momen uốn gay ra là: Hệ số an toàn được tính như sau: Vậy chọ mặt cắt ngang của pallet thỏa mãn.