Tính Toán Kết Cấu Kim Loại Trong Cần Trục Thông Dụng

Cần trục quay có cột cố định cũng được chế tạo với tầm với không đổi hoặc thay đổi. Cần trục cột cố định có tầm với thay đổi (hình 2.32) thường dùng phương pháp thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần và các cơ cấu của cần trục thường đặt trên phần quay. Các cơ cấu của cần trục cột cố định cũng tương tự như của cần trục cột quay và có thể dẫn động bằng tay hoặc bằng máy.

Phần kết cấu chịu lực của cần trục cột cố định (hình 2.33, a) gồm cột 5 đặt cố định trên đế cột 3. Đế cột 3 đượt đặt trên nền móng bê tông 1 và liên kết với nền bằng các bu lông 2. Phần kết cấu thép 7 của cần trục tựa trên cột 5 bằng các gối tựa 4 và 6. Gối tựa trên 6 chịu các phản lực ngang và thẳng đứng nên là ổ đỡ chặn. Gối tựa dưới chỉ chịu phản lực ngang nên kết cấu của nó là một ổ đỡ.

Hình 2.23. Sơ đồ cần trục cột cố định:

a) Không có đối trọng; b) Có đối trọng

Các phản lực ngang HA, HB và phản lực thẳng đứng V được xác định bằng phương pháp giải tích hoặc đồ thị giống như đối với cần trục cột quay

H A HB

G.b Q.a

V = Q + G

Trong đó: Q, G – trọng lượng vật nâng và trọng lượng phần quay của cần trục cùng các cơ cấu trên nó;

h – khoảng cách giữa hai gối tựa;

a, b - các cánh tay đòn của lực Q và G.

Hình 2.34: Gối tựa trên cần trục cột cố định:

a) Ổ trượt; b) Ổ lăn

Như vậy phần không quay của cần trục là cột 5, đế 3 cùng các bulông 2 liên kết với móng 1. Móng của cần trục được tính toán với tải trọng thẳng đứng V và mô men do trọng lượng vật nâng và cần trục M = Q.a + G.b.

Để giảm mômen tác dụng lên phần không quay của cần trục người ta dùng đối trọng cân bằng với trọng lượng kết cấu và một phần trọng lượng vật nâng (hình 2.33, b). Trọng lượng đối trọng được chọn sao cho khi có tải trọng nâng danh nghĩa Q thì mô men tải M1 bằng mô men M2 về phía đối trọng không tải (hình 2.33, b):

M1 = Qa + Gb - Gdc;

M2 = Gdc – Gb.

Gd Qa

Với M1 = M2 thì Gd

 2

Gối tựa trên của cần trục cột cố định (chịu phản lực ngang và phản lực thẳng đứng) là ổ đỡ - chặn nên nó có kết cấu tương tự như gối tựa dưới của cần trục cột quay. Gối tựa này có thể dùng ma sát trượt (hình 2.34, a) hoặc ma sát lăn (hình 2.34, b). Phần vỏ ngoài của gối tựa trên có liên kết cứng với kết cấu thép cần trục và được thực hiện dưới dạng một dầm ngang. Có hai phương án liên kết (hình 2.34, a).

Phương án 1 dùng đai ốc ép chặt thành bên của kết cấu thép vào đầu dầm ngang có ngòng trục được tiện ren. Phương án II dùng bu lông để giữ. Gối tựa trên với các ổ lăn được dùng phổ biến hơn.

Do gối tựa trên chịu phản lực ngang h và phản lực thẳng V mà vỏ (dầm ngang) chịu uốn trong cả hai mặt phẳng. Do đó phải kiểm tra dầm ngang tiết kiệm giữa dầm

với mômen uốn trong mặt phẳng ngang

M Hlo

và mômen uốn trong mặt phẳng

un4

thẳng đứng

M Vlo

(xem hình 2.34a). Ứng suất lớn nhất ở tiết diện giữa dầm

ud4

ngang là ở điểm 1 và 2 (tại điểm 1- ứng suất kéo ζkd và tại điểm 2 - ứng suất nén ζnn). Giá trị tuyệt đối của ζkd và ζnn tại điểm 1 và 2 không bằng nhau vì tiết diện không đối xứng qua trục nằm ngang của nó.

- Điểm 1: 

M b

un 2

; Mud h1

M b

- Điểm 2: 

un 2

; Mud h2

Thông thường, ứng suất nguy hiểm đối với dầm ngang là ứng suất kéo (có giá trị lớn hơn). Tổng ứng suất kéo ở điểm 1 là ζk = ζkn + ζkd ≤ [ζ].

Do gối tựa dưới chỉ chịu phản lực ngang nên nó được thực hiện dưới dạng bánh

tựa tỳ lên cột và quay quanh chốt cố định trên các vành thép (hình 2.35, a, b) hoặc dưới dạng nhiều con lăn chạy trong các vòng ray (hình 2.35, c). Loại gối tựa dưới với

hai bánh tựa (hinh 2.35, a) chỉ dùng cho cần trục cố định không có đối trọng vì loại này có phản lực ngang ở gối tựa dưới luôn tác dụng theo một chiều không phụ thuộc vào trạng thái có tải hay không có tải của cần trục. Gối tựa dưới với bốn bánh tựa (hình 2.35, b) được dùng cho cần trục cột cố định có đối trọng vì phản lực ngang của gối tựa dưới có thể thay đổi chiều tác dụng khi trọng lượng vật nặng thay đổi. Gối tựa dưới với nhiều con lăn chạy trong các vòng ray phía ngoài và trong (hình 2.35, c) được dùng cho chần trục cột cố định có tải trọng nâng lớn. Đôi khi trục các con lăn được liên kết với nhau bằng vòng kẹp để giữ khoảng cách không đổi giữa chúng.

Hình 2.35: Gối tựa dưới của cần trục cột cố định

a) Loại hai bánh tựa; b) Loại bốn bánh tựa; c) Loại nhiều con lăn.

Tải trọng tính toán tác dụng lên một bánh tựa với phản lực ngang tại gối tặ dưới HB (hình 2.35, b) là:



N HB

2cos

Bánh tựa và phần cột tiếp xúc với nó được tính theo ứng suất tiếp xúc.

Để xác định tải trọng tác dụng lên con lăn của gối tựa dưới với nhiều con lăn ta phải giải hệ siêu tĩnh nhiều bậc. Để đơn giản ta giả thiết tải trọng tác dụng lên các con lăn phân bố theo quy luật:

Nx N1 cosx

Trong đó: Nx - tải trọng tác dụng lên con lăn thứ x;

N1 – tải trọng tác dụng lên con lăn nằm ở trục đối xứng của mặt căt (xem hình 2.25, c);

αx – góc giữa Nx và N1.

Chiếu tất cả các lực lên phương tác dụng của HB:

H N  2N cosN  2N cos2

Vậy:

B 1 x x 1 1 x

N HB

11  2cos2

Tải trọng tính toán tác dụng lên con lăn N’1 = N1.k với k = 1,25 là hệ số kể đến khả năng xô lệch của các con lăn và độ không chính xác của quy luật phân bố tải trọng mà ta giả thiết ở trên. Theo N’1 ta tính ứng suất tiếp xúc cho con lăn và cột.

Cột của cần trục thường được chế tạo bằng phương pháp rèn từ thép CT4 hoặc bằng thép ống dày, ở trên có hàn ngòng trục rèn. Trị số xuất phát để tính cột là Hmax, Vmax và chiều cao cột h. Các tiết diện của cột chịu ứng suất nén và uốn. Tiết diện nguy hiểm I – I của cột có mômen uốn lớn nhất Mmax = Hmax.h. Ngoài tiết diện I – I cần phải kiểm tra tại các tiết diện x - x và tiết diện tại ngòng trục trên II- II (hình 2.36).

Hình 2.36: Cột cố định

Vì mômen uốn của cột giảm dần theo hướng lên đỉnh cột nên để cột nhẹ hơn ta thường làm cột có dạng hình nón cụt. Phần chân cột lắp với đế cột cũng là có dạng

hình nón cụt với độ nghiên thường lấy là 1

. Để giảm bớt bề mặt gia công ổ lắp chân

cột, trong lỗ ở bệ cần khoét vành rỗng có chiều cao h2 = (0,3 ÷ 0,4)h1 (hình 2.36). Chân cột được kiểm tra theo ứng suất dập do mô men lật Mo = Hmax.h và phản lực Vmax gây ra.

Đế cột (hình 2.37) là kết cấu đúc hoặc hàn có các chân đế bắt với bulông nền.

Tải trọng tính toán tác dụng lên cột là Mo và Hmax.

Hình 2.37: Đế cột

2.3.3. Tính toán kết cấu kim loại trong cần trục thông dụng

Kết cấu kim loại là phần dàn tựa chủ yếu của cần trục mà trên đó ta đặt các kết cấu để thực hiện những chuyển động theo ý muốn. Bản thân nó là môn học có nhiều nội dung, phần quan trọng của nó là môn cơ kết cấu.

Ở đây ta chỉ xét trình tự tính toán:

- Xác đinh tải trọng lên kết cấu (tính chất, vị trí, chiều hướng, trị số) và vẽ sơ đồ

tính.

- Xác định phản lực các điểm tựa.

- Xác định các nhân tố lực tác dụng trong các phần tử của kết cấu (mômen uốn,

lực cắt ngang, lực dọc) (trong phần này cần sử dụng kiến thức các môn cơ lý thuyết, sức bền vật liệu, cơ kết cấu).

- Xác định tiết diện và độ cứng (nếu cần) yêu cầu của thanh và từ đó chọn loại thép hình hoặc tự thiết kế lấy loại tiết diện cho thích hợp.

- Kiểm nghiệm các phần tử kết cấu kim loại theo sức bền, độ cứng và độ ổn

định.

Có thể gặp một số trường hợp siêu tĩnh. Trong những trường hợp có thể, cần

giải các siêu tĩnh ấy.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2

Câu 1: Kể tên các loại kích thường dùng. Vẽ sơ đồ cấu tạo và nêu nguyên lý hoạt động của một trong số các loại kích đó.

Câu 2: Kể tên các loại tời thường dùng. Vẽ sơ đồ cấu tạo và nêu nguyên lý hoạt động của một trong số các loại tời đó.

Câu 3: Kể tên các loại palăng thường dùng. Vẽ sơ đồ cấu tạo và nêu nguyên lý hoạt động của một trong số các loại palăng đó.

Câu 4: Nêu công dụng chung của các loại cần trục quay và cầu trục.

Câu 5: Trong cầu lăn, động cơ của cơ cấu di chuyển phải thỏa mãn điều kiện về mô men mở máy được xác định theo công thức:

Hãy giải thích các ký hiệu của công thức trên.

Câu 6: Trong cầu lăn, mômen phanh hãm cần thiết được xác định theo công thức:

Hãy giải thích các ký hiệu của công thức trên.

Câu 7: Trong thời kỳ mở máy động cơ của cần trục quay với cột cố định phải thắng mômen cản quay được xác định theo công thức:

Hãy giải thích các ký hiệu của công thức trên.

Câu 8: Mô men phanh trong quá trình phanh của cần trục quay được xác định theo công thức.

Hãy giải thích các ký hiệu của công thức trên.

Câu 9: Kết cấu kim loại của cần trục là gì? Nêu trình tự tính toán kết cấu kim loại của cần trục.

CHƯƠNG 3: MÁY CHUYỂN LIÊN TỤC

Máy chuyển liên tục dùng để vận chuyển vật liệu vụn hoặc rời với số lượng lớn. Khảo sát với cần trục, ở đây vật được di chuyển thành một dòng liên tục, các quá trình chuyển, xếp dỡ để được tự động hóa, năng suất chuyển cao. Máy chuyển được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp xây dựng, khai thác mỏ, hóa chất… Máy chuyển liên tục đóng vai trò quan trọng trong nền sản xuất cơ khí tự động hóa.

Tất cả các thiết bị chuyển liên tục có thể chia làm hai nhóm: nhóm có bộ phận kéo (gồm các băng tải, xích tải, guồng tải, …) và nhóm không có bộ phận kéo (gồm các loại máng trượt, băng chuyền con lăn, vít chuyển …).

3.1. Máy chuyển có bộ phận kéo

3.1.1. Khái niệm chung

Máy chuyển liên tục có bộ phận kéo bao gồm những bộ phận sau đây (hình 3.1):

- Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật.

- Trạm dẫn động, truyền động cho bộ phận kéo.

- Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo.

- Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ …) làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc.

- Bộ phận đổi hướng cho bộ phận kéo.