NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH LỰC CĂNG ĐỘNG
TRONG CÁP HÀNG CỦA CẦN TRỤC
TRÊN HỆ CẦN TRỤC - PHAO NỔI
PGS. TS. NGUYỄN VĂN VỊNH
ThS. NGUYỄN HỮU CHÍ
KS. NGUYỄN NGỌC TRUNG
Bộ môn Máy Xây dựng & Xếp dỡ
Khoa Cơ khí
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Tóm tắt: Báo cáo trình bày tóm tắt những kết quả nghiên cứu đã đạt được khi tiến hành
thực nghiệm để xác định lực căng động trong cáp hàng của cần trục trên hệ cần trục - phao
nổi khi cần trục tiến hành quá trình nâng, hạ hàng
Summary: The report briefly presents the research results which has been achieved
during conduction of the experiments in order to determine the tension force in cable systems
of the floating crane when the crane carry out the process of lifting and landing load.
CT 2
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Để tính toán thiết kế hệ cần trục - phao nổi nói chung, tính toán ổn định hệ cần trục - phao
nổi theo quan điểm động lực học nói riêng, người ta phải xác định được lực căng động trong cáp
hàng bằng cả tính toán lý thuyết và thực nghiệm. Từ đó có thể xây dựng được cơ sở khoa học
cho việc lắp ghép cần trục lên phao nổi thành hệ cần trục - phao nổi phục vụ công tác bốc xếp
hàng hóa hoặc thi công các công trình giao thông ở vùng đồng bằng Nam bộ đảm bảo các chỉ
tiêu kinh tế - kỹ thuật.
Bài báo này giới thiệu các kết quả thu được của các tác giả khi tiến hành nghiên cứu thực
nghiệm nhằm xác định lực căng động trong cáp hàng của cần trục.
II. NỘI DUNG
Hệ cần trục - phao nổi mà chúng tôi tiến hành đo đạc thực nghiệm thể hiện trên hình 1.
Người ta đặt một cần trục bánh lốp lên trên một sà lan có tải trọng lớn, sau đó tiến hành “liên
kết cứng” cần trục xuống sàn của sà lan để cần trục và sà lan tạo thành một khối thống nhất khi
cần trục tiến hành các thao tác làm việc như nâng, hạ hàng, nâng hạ cần và quay. Hệ cần
trục - phao nổi sẽ dao động khi cần trục làm việc.
CT 2
2
1
6
3
4
5
Hình 1. Hệ cần trục - phao nổi
1: Cần trục bánh lốp; 2: Cần; 3: Cáp cần; 4: Cáp hàng; 5: Tải trọng nâng; 6: Sà lan
1. Các thiết bị đo
Để đo đạc thực nghiệm, chúng tôi đã sử dụng các thiết bị đo và phụ kiện bao gồm:
- Máy đo đa kệnh DEWE - 3010.
- Đầu đo lực kéo 20000kG mã hiệu DSCK - BONGSHIN do Hàn Quốc chế tạo.
- Dây cáp điện, ma ní, dây cáp thép.
- Máy phát điện phục vụ quá trình đo.
- Vật nặng tạo tải trọng cho cần trục.
Các thiết bị đo và phụ kiện thể hiện trên các hình 2 và 3.
Hình 2. Máy đo đa kệnh DEWE - 3010 Hình 3. Đầu đo lực DSCK - BONGSHIN
2. Sơ đồ bố trí các thiết bị
CT 2
3
3. Mục đích thực nghiệm và trình tự tiến hành thực nghiệm
- Mục đích thực nghiệm là xác định lực căng động trong cáp hàng của cần trục khi cần trục
tiến hành nâng hạ hàng trong các trường hợp làm việc khác nhau.
- Lực căng động này được xác định bằng đầu đo lực kéo được ghi bằng máy đo đa kênh
DEWE-3010
- Trình tự các trường hợp đo được tiến hành theo sơ đồ khối sau đây:
1
2
4
5
Hình 4. Sơ đồ bố trí thiết bị đo đạc
1- Hàng; 2- Đầu đo lực DSCK; 3- Cần; 4- Cần trục bánh lốp;
5- Sà lan; 6- Máy đo đa kênh DEWE-3010
6
N
âng hàng khi
không có độ
trùng cáp và
phanh
Q=2,2 Tấn
Nâng hàng khi
có độ trùng cáp
và phanh
Q=2,2 Tấn
Hạ hàng
chạm đất
Q=2,2 Tấn
N
âng hàng và
hạ cần đồng
thời
Q=2,2 Tấn
N
âng hàng khi
có độ trùng
cáp
Q=5 Tấn
Hạ hàng
và
phanh hãm
Q=5 Tấn
Đo lực căng động trong cáp hàng
Hình 5. Sơ đồ khối quá trình thực nghiệm
4. Kết quả thực nghiệm và xử lý số liệu
Thông qua quá trình đo đạc thực nghiệm lực căng động trong cáp hàng của hệ cần
trục - phao nổi khi cần trục tiến hành nâng, hạ hàng chúng tôi thu được một số kết quả như sau:
CT 2
Hình 6. Nâng hàng khi có độ trùng cáp
và phanh Q = 2,2 Tấn
00.5 11.5 22.5
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
05 10 15 20 25 s
kG
Trường hợp 1
kG
Hình 7. Nâng hàng khi không có độ trùng cáp
và phanh Q = 2,2 Tấn
0 2 4 6 8 10 12 14 16
1500
2000
2500
3000
3500
s
Trường hợp 2
kG
Hình 9. Nâng hàng và hạ cần đồng thời
Q = 2,2 Tấn
010 20 30 40 50
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
s
Nhận xét:
- Trường hợp 1: Khi bắt đầu nâng hàng, ta thấy lực căng trong cáp tăng dần từ giá trị 0 lên
đến giá trị lơn nhất sau đó giảm dần và dao động ổn định quanh giá trị lực căng tĩnh.
- Trường hợp 2: Lực căng cáp tăng đột ngột lên tới giá trị lớn nhất khi bắt đầu nâng hàng
Tr ường hợp 4
Hình 8. Hạ hàng chạm đất Q = 2,2 Tấn
0 123456789
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
s
kG
ường hợp 3
Hình 10. Nâng hàng khi có độ trùng cáp
Q = 5 Tấn
kG
Tr
0 510 15 20 25 30
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
s
ường hợp 5
Hình 11. Hạ hàng và phanh hãm
Q = 5 Tấn
Tr
0 510 15 20 25
3000
4000
5000
6000
7000
s
ường hợp 6
kG
Tr
16 s
14
12
10 8
6
4 2
0
và dao động lớn trong khoảng thời gian hơn 01s sau đó dao động ổn định quanh vị trí lực căng
tĩnh. Khi tiến hành phanh hãm, lực trong cáp giảm đột ngột xuống giá trị nhỏ nhất sau đó lại dao
động quanh giá trị lực căng tĩnh.
- Trường hợp 3: Khi bắt đầu hạ hàng, lực căng cáp giảm đột ngột sau đó dao động quanh
giá trị lực căng tĩnh, hàng chạm đất thì lực căng trong cáp cũng dao động giảm dần về 0.
- Trường hợp 4: Khi tiến hành nâng hàng và hạ cần đồng thời lực căng động trong cáp cũng
đạt giá trị lớn nhất lúc bắt đầu nâng và sau đó dao động ổn định.
- Trường hợp 5: Lực căng trong cáp tăng dần từ giá trị 0 lên đến giá trị lơn nhất sau đó
giảm dần và dao động ổn định quanh giá trị lực căng tĩnh trong quá trình nâng hàng.
- Trường hợp 6: Bắt đầu hạ hàng thì lực căng cáp giảm đột ngột sau đó dao động quanh giá
trị lực căng tĩnh, khi phanh hãm thì lực trong cáp lại tăng đột ngột lên tới giá trị lớn nhất và dao
động quanh giá trị lực căng tĩnh.
Bảng 1. Lực căng lớn nhất trong cáp và hệ số động
Trường hợp 1 2 3 4 5 6
Fcmax (kG) 2681 3003 2622 3039 5271 6799
Kđ1,22 1,365 1,19 1,38 1,05 1,366
III. KẾT LUẬN
CT 2
Từ các kết quả thu được, chúng tôi rút ra một số kết luận sau đây:
- Hệ số tải trọng động
ctinh
maxc
đF
F
K= xác định được đối với các trường hợp nâng hạ hàng
khác nhau có trị số khác nhau.
- Kđmax = 1,366 ứng với trường hợp hạ hàng và phanh hãm với Q = 5 Tấn.
- Lực căng động trong cáp hàng được sử dụng trong tính toán ổn định và khẳng định được
tính đúng đắn của mô hình tính toán bằng lý thuyết.
- Kết quả nghiên cứu bằng thực nghiệm ở trên có thể sử dụng làm tài liệu thao khảo có ích
cho việc chế tạo hệ cần trục - phao nổi làm việc ở đồng bằng Nam bộ.
Tài liệu tham khảo
[1]. TS .Nguyễn Văn Vịnh. Động lực học MXD-XD, bài giảng - Trường Đại học GTVT - năm 2004.
[2]. Ths. Nguyễn Hữu Chí. Bàn về ổn định của hệ cần trục - phao nổi, tạp chí khoa học GTVT - năm
2004♦
