Tải bản đầy đủ

Tìm hiểu cấu tạo,nguyên lí hoạt động của máy nghiền. quy trình công nghệ sản xuất ximăng - P2.3

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CẦN CHÍNH VÀ CẦN PHỤ
§1. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CẦN PHỤ
1. Sơ lược về vật liệu và cấu tạo kết cấu của cần trục
1.1: Giới thiệu chung kết cấu thép.
Kết cấu thép là các kết cấu chòu lực của công trình làm bằng thép hoặc bằng kim loại
khác nói chung. Kết cấu thép ngày càng được sử dụng rộng rãi trong ngành công
nghiệp hiện đại . Chính là nhờ kết cấu thép có những ưu điểm nổi bật: bền, gọn nhẹ,
năng động dễ lắp ráp hoặc vận chuyển, tính công nghiệp hóa cao, không thấm nước,
chất lỏng và không khí. Bên cạnh đó khi làm việc trong không khí ẩm, hay nhiệt độ cao
thì cần quét thêm lớp sơn chống rỉ, chống cháy hoặc lớp bêtông bảo vệ bên ngoài.
Phạm vi sử dụng của kết cấu thép rất rộng rãi: trong xây dựng nhà cửa, cầu đường,
trong các kết cấu khung tháp cao, dùng làm bể chứa… và đặt biệt là dùng trong khung
sàn, bệ đỡ của các máy nâng chuyển…
Khi sử dụng kết cấu thép phải đáp ứng các yêu cầu về độ bền, độ cứng khả năng
chòu lực. Hình dáng kết cấu phải hợp lí và tính thẩm mỹ cao. Về mặt kinh tế thì kết cấu
thép phải đảm bảo tiết kiệm vật liệu, tính công nghệ khi chế tạo và tính lắp ráp cơ
động. Chính vì thế ta phải tính toán kết cấu thép để so sánh với máy mẫu và tìm ra kết
cấu hợp lí nhất, tiết kiệm nhất.
1.2. Chọn vật liệu chế tạo:
- Kết cấu kim loại của máy trục là phần chiếm nhiều kim lọai nhất trong toàn bộ máy

trục. Vì thế để có khối lượng máy trục hợp lý cần phải thiết kế và tính toán đúng phần
kết cấu kim lọai của nó.
- Khối lượng kim lọai dùng cho kết cấu kim lọai chiếm 60÷80% khối lượng kim loại
của toàn bộ máy trục, có khi còn hơn nữa. Vì vậy việc chọn kim lọai thích hợp cho kết
SVTH : LÊ THANH CẢNH 1
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG
cấu kim lọai để sử dụng chúng một cách tinh tế nhất là rất quan trọng. Ngoài việc phải
đảm bảo độ bền khi làm việc, kết cấu kim lọai cần phải dễ gia công, có giá thành thấp,
diện tích chòu gió nhỏ, bề mặt ngòai của kết cấu cần phẳng để dể đánh rỉ và dể sơn.
- Kết cấu kim lọai cổng trục phần lớn dùng thép tấm, có thể liên kết với nhau bằng hàn
hay đinh tán. Vì mối ghép hàn gia công nhanh và rẻ được sử dụng rộng rãi nên ta chọn
cách gia công này.
Vật liệu dùng để chế tạo kết cấu thép rất đa dạng như là thép cácbon (gồm: thép
cácbon thấp, trung bình và cácbon cao) hay thép hợp kim… Trong chế tạo kết cấu kim
loại máy trục người ta sử dụng chủ yếu thép cácbon trung bình ( CT
3
) có cơ tính như
sau:
+ Môđun đàn hồi : E = 2,1.10
6
kG/cm
2
.
+ Môđun đàn hồi trượt : G = 0,81.10
6
kG/cm
2
.
+ Giới hạn chảy : σ
ch
= 2600 kG/cm
2
.
+ Giới hạn bền : σ
b
= 4000 kG/cm
2
.
+ Độ giãn dài khi đứt : ε = 21%.
+ Khối lượng riêng : γ = 7,83 T/m


3
.
+ Độ dai va đập : a
k
= 70 J/cm
2
.
+ Độ bền cơ học đảm bảo.
+ Tính dẻo cao.
+ Tính hàn tốt (dễ hàn).
Cũng như là cần chính thì cần phụ làm nhiệm vụ liên kết cần chính với bộ phận
mang tải. Cần phụ cũng được chế tạo bởi các tấm thép hàn lại với nhau thông qua các
thanh đỡ. Kết cấu như hình vẻ:
SVTH : LÊ THANH CẢNH 2
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG
Hình 4.1:Cần phụ
Với kết cấu thép của dầm ta chọn loại thép CT3 như trên.
2. Tính toán kết cấu thép:
Ta có kích thước cần phụ như hình vẻ:
B
A
A
B
8500 1316
9816
732
Các tiết diện mặt cắt:
SVTH : LÊ THANH CẢNH 3
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG
B - B
524
1212
463
18
18
12
524
732
463
A - A
696
1176
18
X X
18
X X
1 1
Z0
=362
Z1=
334
12
2.1 Các kích thước cơ bản của dầm:
 Tại mặt cắt A – A:
–Ta chọn sơ bộ các kích thước sau:
Chiều dài dầm: L = 9,816 m
Chiều cao của dầm lấy trong giới hạn:
h = (1/10 ÷ 1/20). L = (1/10 ÷ 1/20). 9816 = 981.6 ÷ 490.6 mm
Chọn h=732 mm
Chiều dày tấm thành:δ
t
=18mm
Chiều dày của thành biên: δ
b
=18 mm.
Chiều cao của thành dầm: h
t
=(h-2.δ)mm = (732 – 2.18) = 696 mm
Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai tấm thành:
B
q
≤ ( 50 ÷ 60 ) δ
b
mm = (( 50 ÷ 60 )18 mm
Chọn B
q
= 463 mm
SVTH : LÊ THANH CẢNH 4
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG
Chiều rộng của tấm biên:B = (1/2– 1/5)h = (1/2– 1/5)732 mm
Chọn B = 524 mm
–Đặc Trưng Hình Học Của Tiết Diện:
Từ các kích thước cơ sở
Diện tích tiết diện :
Thanh biên trên : F
1
= 18.524 = 9432 mm
2
Thanh biên dưới : F
2
= 18.524 = 9432 mm
2
Tấm thành : F
3
= 2.696.18 = 25056 mm
2

=> Tổng diện tích : F = F
1
+ F
2
+ F
3
= 43920 mm
2
–Momen tỉnh đối với trục X
1
- X
2
:
Thanh biên trên : S
1
= F
1
.18/2 = 9432.18/2 = 84888 mm
3

Thanh biên dưới : S
2
= F
2
.(696 + 18/2) = 9432.(696+ 9) = 6649560 mm
3
Thành đứng : S
3
= 2F
3
.732/2 = 25056.732/2 = 9170496 mm
3
Tổng momen tỉnh S = 15904944 mm
3.

Tọa độ trọng tâm tiết diện đối với truc x
1
– x
1
:
Z
0
= S/F = 15904944 / 43920 = 362 mm.
– Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x :
Thanh biên trên :
J
x1
= B.σ
b
3
/12 + F
1
(Z
0

b
/2)
2
= 524.18
3
/12 + 9432.(362+18/2)
2
= 1298.10
6
mm
4
Thanh biên dưới :
J
x2
= B.σ
b
3
/12 + F
2
(Z1 + σ
b
/2)
2
= 524. 18
3
/12 + 9432.(334 + 18/2)
2
= 1109.10
6
mm
4
Thành đứng:
J
x3
=2.σ
b

h
t
3
/12+F
3
(Z0 – h
t
/2)
2
=2.18.696
3
/12+25056.(334 – 696/2)
2
=1016.10
6
mm
4
=>Tổng momen quán tính : J
x
= J
x1
+ J
x2
+ J
x3
= 3423.10
6
mm
4
.
SVTH : LÊ THANH CẢNH 5
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG
–Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x – x:
Đối với lớp kim loại ngoài cùng của thanh biên trên :
W
x1
= J
x
/ Z1 =3423.10
6
/ 334 = 10,25.10
6
mm
3
Đối với lớp kim loại ngoài cùng của thanh biên dưới :
W
x2
= J
x
/ Z0 = 3423.10
6
/ 362 = 9,45.10
6
mm
3
Tổng momen chống uốn đối với trục x – x :
W
x
= W
x1
+ W
x2
= 19,7.10
6
mm
3
–Momen quán tính của tiết diện đối với trục y – y :
Thanh biên trên : J
y1
= B
3

b
/12 = 524
3
.18/12 = 215,8.10
6
mm
4
Thanh biên dưới : J
y2
= B
3

b
/12 = 524
3
.18/12 = 215,8.10
6
mm
4
Thành đứng: J
y3
= h
t

b
3
/12 + F
3
( B/2 – 12 – σ
b
/2)
J
y3
= 696.18
3
/12 + 25056(524 – 12 – 18/2)
= 12,94.10
6
mm
4
=>Tổng momen quán tính : J
y
= J
y1
+ J
y2
+ J
y3
= 444,54.10
6
mm
4
.
–Momen chống uốn đối với trục y – y:
W
y
= 2.J
y
/ h
t
= 2.444,54.10
6
/ 696 = 1,27.10
6
mm
3
 Tại mặt cắt B–B
–Ta chọn sơ bộ các kích thước sau:
Chiều dài dầm: L = 9,816 m
Chiều cao của dầm lấy trong giới hạn:
h = (1/4 ÷ 1/18). L = (1/4 ÷ 1/18). 9816 = 2454 ÷ 545 mm
Chọn h=1212 mm
Chiều dày tấm thành:δ
t
=18mm
Chiều dày của thành biên: δ
b
=18 mm.
SVTH : LÊ THANH CẢNH 6
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG
Chiều cao của thành dầm: h
t
=(h-2.δ)mm = (1212 – 2.18) = 1176 mm
Chiều rộng của thanh trên:
B
q
≤ ( 50 ÷ 60 ) δ
b
mm = (( 50 ÷ 60 )18 mm
Chọn B
q
= 463 mm
Chiều rộng của tấm biên:B = (1/2– 1/5)h = (1/2– 1/5)732 mm
Chọn B = 524 mm
–Đặc Trưng Hình Học Của Tiết Diện:
Từ các kích thước cơ sở
Diện tích tiết diện :
Thanh biên trên : F
1
= 18.524 = 9432 mm
2
Thanh biên dưới : F
2
= 18.524 = 9432 mm
2
Tấm thành : F
3
= 2.1176.18 = 42336 mm
2

=> Tổng diện tích : F = F
1
+ F
2
+ F
3
= 61200 mm
2
–Momen tỉnh đối với trục X
1
- X
2
:
Thanh biên trên : S
1
= F
1
.18/2 = 9432.18/2 = 84888 mm
3

Thanh biên dưới : S
2
= F
2
.(1176 + 18/2) = 9432.(1176+ 9) = 11176920 mm
3
Thành đứng : S
3
= 2F
3
.h/2 = 2.42336.1212/2 = 51311232 mm
3
Tổng momen tỉnh S = 62573040 mm
3.

Tọa độ trọng tâm tiết diện đối với truc x
1
– x
1
:
Z
0
= S/F = 62573040 / 61200 = 1022 mm.
– Momen quán tính của tiết diện đối với trục x – x :
Thanh biên trên :
J
x1
= B.σ
b
3
/12 + F
1
(Z
0

b
/2)
2
= 524.18
3
/12 + 9432.(1022+18/2)
2
= 1.10
10
mm
4
Thanh biên dưới :
SVTH : LÊ THANH CẢNH 7
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG
J
x2
= B.σ
b
3
/12 + F
2
(Z1 + σ
b
/2)
2
= 524. 18
3
/12 + 9432.(154 + 18/2)
2
= 2,5.10
8
mm
4
Thành đứng:
J
x3
=2.σ
b

h
t
3
/12+F
3
(Z0 – h
t
/2)
2
=2.18.1176
3
/12+42336.(1022 – 1176/2)
2
=1,28.10
10
mm
4
=>Tổng momen quán tính : J
x
= J
x1
+ J
x2
+ J
x3
= 2,3.10
10
mm
4
.
–Momen chống uốn của tiết diện đối với trục x – x:
Đối với lớp kim loại ngoài cùng của thanh biên trên :
W
x
= J
x
/ Z1 =2,3.10
10
/ 154 = 1,5.10
8
mm
3
Đối với lớp kim loại ngoài cùng của thanh biên dưới :
W
x
= J
x
/ Z0 = 2,3.10
10
/ 1022 = 2,25.10
7
mm
3
= 0,225.10
8
mm
3
–Momen quán tính của tiết diện đối với trục y – y :
Thanh biên trên : J
y1
= B
3

b
/12 = 524
3
.18/12 = 215,8.10
6
mm
4
Thanh biên dưới : J
y2
= B
3

b
/12 = 524
3
.18/12 = 215,8.10
6
mm
4
Thành đứng: J
y3
= h
t

b
3
/12 + F
3
( B/2 – 12 – σ
b
/2)
J
y3
= 1176.18
3
/12 + 42336(524 – 12 – 18/2)
= 1,07.10
10
mm
4
=>Tổng momen quán tính : J
y
= J
y1
+ J
y2
+ J
y3
= 1,1.10
10
mm
4
.
–Momen chống uốn đối với trục y – y:
W
y
= 2.J
y
/ h
t
= 2.1,1.10
10
/ 1176 = 18,95.10
6
mm
3
2.1.2. Bảng tổ hợp tải trọng tính toán cho dầm phụ:

Loại tải trọng
Trường hợp tải trọng
I II
_ Trọng lượng bản
thân kết cấu thép cần
có tính đến hệ số
n
1
.G
C

K
T
.n
1
.G
C
SVTH : LÊ THANH CẢNH 8
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG
động k
T
, k
T
’, G
C
_ Trọng lượng hàng Q
(kể cả thiết bò mang
hàng) có tnhs hệ số
động khi mang hàng
ψ, k
T
, k
T

_ Lực quán tính khi
khởi dộng hoặc khi
hãm cơ cấu P
qt
.
_ Tải trọng gió tác
dụng lên cơ cấu
ψ
1
.Q


K
T
.Q.n
2

P
qt
=P
max
qt
.n
3

n
5
.P
g

Trong đó :
n
1
= 1,05 ÷ 1,1 : hệ số quá tải về bản thân kết cấu.
n
2
= 1,05 ÷ 1,5 : hệ số quá tải của trọng lượng hàng nâng
n
3
= 1,1 ÷ 2 : hệ số quá tải do khởi động hoặc hãm cơ cấu.
n
5
= 1,1 : hệ số quá tải của tải trọng gió.
ψ = 1,1 ÷ 1,4 : hệ số động khi nâng hàng.
k
T
= 1,2 : hệ số va đập
n
1
K
T
.G
C
=1,2.6=7,2(T)
SVTH : LÊ THANH CẢNH 9
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG
=> Trọng lượng cần phân bố trên toàn dầm là:
Q
dầm
= n
1
K
T
.G
C
/ L
C
= 7,92 / 9,816 = 0,8 T/m
n
2
ψ
1
.Q=1,2.1,2.12,5.=18 ( T )
P
qt
= N
1
+ N
2
( )
1 max
1
*
125000*0,65
1380
* 9,81* 6
Q v
N N
g t
= = =
= 0,138 ( T )
( )
1 max
1
*
60000*0.65
663
* 9,81* 6
Q v
N N
g t
= = =
= 0,066 ( T )
P
qt
=P
max
qt
.n
3
=( 0,138 +0,066 ). 1,4 = 0,28 ( T )
n
5
.P
g
=1,1.253,4 =278,74 kg/ m
2
=> p lực gió phân bố đều trên toàn dầm là:
n
5
.P
g
/ L
cần
=278,27/ 9,816 = 28,34 kg/ m
2
= 0,028 T/ m
2
*Tổ hợp tải trọng trên quy đònh sự làm việc của cơ cấu :
Trường hợp tải trọng I :
Tương ứng khi cần trục đứng yên, tiến hành nâng hàng từ mặt nền, hãm hàng
khi đang hạ một cách từ từ.
Trường hợp tải trọng II :
Tương ứng khi cần trục làm việc, có thay đổi tầm với đồng thời tiến hành hãm
cơ cấu một cách đôït ngột.
Quá trình tính toán :
TH1 : Các lực tác dụng lên cần bao gồm:
SVTH : LÊ THANH CẢNH 10
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG
− Trọng lượng bản thân kết cấu thép
− Trọng lượng hàng Q (kể cả thiết bò mang hàng)
Cần phụ được tính toán khi cần ở vò trí nằm ngang.
 Xác đònh nội lực trong dầm chính:
Sơ đồ lực tác dụng lên cần trong mặt phẳng đứng:
Mx
Qy
9816
13168500
RA
A
RB
_
+
+
18 T
210,2 T.m
181,3 T.m
24,8 T
1,05 T
Q = 18T

Hình 4.2:Biểu đồ momen uốn và lực cắt trong mặt phẳng đứng
Trong đó:
R
A
= Q
h
+ q
dầm
.(a+b) = 18 + 0,8.(8,5 + 1,316) = 25,85 ( T )
)(6,131
376,1
2
316,1.
8,0
2
5,8
.8,05,8.18
2
.
2
..
2222
T
c
b
q
a
qaQ
R
ddh
B
=
−+
=
−+
=
M
B
= N
B
.c = 131,6.1,376 = 181.3 ( T )
SVTH : LÊ THANH CẢNH 11
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG
TH2: Các lực tác dụng lên cần:
− Tải trọng quán tính
− Tải trọng gió
Sơ đồ lực tác dụng lên cần trong mặt phẳng ngang:
Mx
Qy
q = 0,028 T/m
0,518 T
0,28 T
R
M
8500
3,4 Tm
Hình 4.3:Biểu đồ momen uốn và lực cắt trong mặt phẳng ngang
Trong đđó:
P = (N1 + N2). n
3
= (0,138+0,066).1,4=0,28 ( T )
R = P. + q
g
.8,5 = 0,28 + 0,028.8,5 = 0,518 ( T )
)(4,3
2
5,8
.028,05,8.28,0
2
.5,8.
22
T
d
qPM
g
=+=+=
Kiểm tra bền cho dầm:
SVTH : LÊ THANH CẢNH 12
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG
][
max
σσ
≤+=
Y
n
X
d
W
M
W
M
 Kiểm tra dầm trong tổ hợp IIa:
Ứng suất lớn nhất xuất hiện trên tiết diện
X
d
W
M
=
max
max
σ
Kiểm tra tại mặt cắt A – A
[ ]
)/(18001600
)/(1067)/(067,1
19700
100.2,210
max
2
22
max
cmkG
cmkGcmT
÷=≤
===
σ
σ
Vậy thỏa điều kiện bền
Kiểm tra tại mặt cắt B-B
[ ]
)/(18001600
)/(140)/(14,0
150000
100.2,210
max
2
22
max
cmkG
cmkGcmT
÷=≤
===
σ
σ
Thỏa điều kiện bền
 Kiểm tra dầm trong tổ hợp IIb
Kiểm tra tại mặt cắt A – A
][
max
σσ
≤+=
Y
n
X
d
W
M
W
M
SVTH : LÊ THANH CẢNH 13
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP GVHD:ThS. NGUYỄN HỮU QUẢNG

[ ]
)/(18001600
)/(1334)/(334,1
1270
100.4,3
19700
100.2,210
2
22
max
cmkG
cmkGcmT
÷=≤
==+=
σ
σ

Thỏa điều kiện bền
Kiểm tra tại mặt cắt B – B
][
max
σσ
≤+=
Y
n
X
d
W
M
W
M
)/(18001600][
)/(122)/(122,0
18950
100.4,3
172500
100.5,179
2
22
max
cmkG
cmkGcmT
÷=≤
==+=
σ
σ
Thỏa điều kiện bền
2. Kiểm tra ổn đònh
2.1. Ổn đònh cục bộ các chi tiết dầm chòu uốn
- Như đã nói ở trên để đảm bảo độ ổn đònh cục bộ của thành đứng ta hàn những vách
tăng cứng theo chiều cao dầm.
- Khỏang cách giữa các gân này là 1000mm .Tiết diện giữa dầm có ảnh hưởng chính là
mômen uốn, còn ảnh hưởng của lực cắt có thể bỏ qua.
1000
850
Hình 4.4 . Bố trí các gân căng cứng
SVTH : LÊ THANH CẢNH 14

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×