Giáo trình kết cấu kim loại máy trục -Phần II KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CÁC MÁY TRỤC - Chương 2

Chia sẻ: Truong Van Phi Phi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

308
lượt xem 126
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CỔNG VÀ BÁN CỔNG §2.1.CÁC LOẠI KẾT CẤU CỔNG VÀ BÁN CỔNG.Ở cần trục cổng (hình 2.1a) và cầu chuyển tải (hình 2.1b): kết cấu cổng và bán cổng dùng làm kết cấu thép chính của máy trục, trong đó cấu trúc phía trên là cầu, trên cầu là xe con hoặc là 1 cần trục quay di chuyển trên đường ray (hình 2.1.b) đặt dọc cầu, cầu trên cùng với chân đỡ tạo thành kết cấu cổng. Ở cần trục chân đế (hình 2.2) và cần trục tháp (hình 2.3): tuỳ thuộc vào kết cấu của phần quay mà cấu trúc phía trên...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình kết cấu kim loại máy trục -Phần II KẾT CẤU KIM LOẠI CỦA CÁC MÁY TRỤC - Chương 2

Chöông 2 COÅNG VAØ BAÙN COÅNG §2.1.CAÙC LOAÏI KEÁT CAÁU COÅNG VAØ BAÙN COÅNG. Coång vaø baùn coång duøng laøm giaù ñôõ cho nhieàu loaïi caàn truïc khaùc nhau. Hình 2.1. Sô ñoà keát caáu coång. a – Keát caáu coång duøng cho caàn truïc coång; b – Keát caáu coång duøng cho caàu chuyeån taûi. Hình 2.2 – Keát caáu coång duøng laøm chaân ñôõ caàn truïc chaân ñeá : a) loaïi moät taàng- duøng cho caàn truïc coù maâm quay; b) loaïi 2 taàng duøng cho caàn truïc coù coät quay. ÔÛ caàn truïc coång (hình 2.1a) vaø caàu chuyeån taûi (hình 2.1b): keát caáu coång vaø baùn coång duøng laøm keát caáu theùp chính cuûa maùy truïc, trong ñoù caáu truùc phía treân laø caàu, treân caàu laø xe con hoaëc laø 1 caàn truïc quay di chuyeån treân ñöôøng ray (hình 2.1.b) ñaët doïc caàu, caàu treân cuøng vôùi chaân ñôõ taïo thaønh keát caáu coång. ÔÛ caàn truïc chaân ñeá (hình 2.2) vaø caàn truïc thaùp (hình 2.3): tuyø thuoäc vaøo keát caáu cuûa phaàn quay maø caáu truùc phía treân cuûa coång ñöôïc thöïc hieän ôû daïng 1 taàng (hình 2.2a) hoaëc 2 taàng (hình 2.2b). 235
Hình 2.3 – Chaân ñôõ kieåu coång cuûa moät soá caàn truïc thaùp. a – Caàn truïc thaùp БКСМ-8-5; b – Caàn truïc thaùp БКСМ-14ПМ2 §2.2.ÑAËC ÑIEÅM TÍNH TOAÙN KEÁT CAÁU COÅNG VAØ BAÙN COÅNG. Caùc taûi troïng tính toaùn keát caáu coång vaø baùn coång tuøy thuoäc vaøo kieåu caàn truïc maø chuùng laøm giaù ñôõõ. Ñoái vôùi keát caáu coång vaø baùn coång taûi troïng ñaëc bieät cuûa chuùng laø löïc xoâ ngang.Trò soá cuûa löïc xoâ ngang tuøy thuoäc vaøo thôøi ñieåm tính toaùn keát caáu : keát caáu ôû traïng thaùi chuyeån ñoäng hay khoâng chuyeån ñoäng. 2.2.1.Löïc xoâ ngang ôû chaân coång do taùc duïng cuûa troïng löôïng baûn thaân. 1) Khi caàn truïc khoâng chuyeån ñoäng : Giaù trò lôùn nhaát cuûa löïc xoâ ngang H seõ khoâng vöôït quaù löïc ma saùt tröôït giöõa caùc truïc (choát baûn leà) vaø caùc chaân ñôõ hoaëc giöõa caùc baùnh xe vaø ñöôøng ray ôû phía chaân ñôõ chòu taûi nhoû nhaát. Goïi Nmin – aùp löïc leân chaân ñôõ chòu taûi troïng nhoû nhaát thì , (tr.348).[01]: H ≤ µ.Nmin (2.1) ôû ñaây : µ = 0,1 – heä soá ma saùt giöõa choát baûn leà vôùi chaân ñôõ; µ = 0,1 – heä soá ma saùt giöõa baùnh xe vôùi ñöôøng ray. Neáu löïc xoâ ngang H coù khuynh höôùng taêng cao baét ñaàu coù söï tröôït ngang cuûa baùnh xe theo phöông vuoâng goùc vôùi ray trong giôùi haïn khe hôû ñaõ coù. Do vaäy maëc duø trong tröôøng hôïp keå treân ñoä lôùn cuûa löïc xoâ ngang laø coù giôùi haïn, nhöng noù thöôøng coù theå ñaït tôùi trò soá tính toaùn lôùn 236
nhaát. Noù laø nguyeân nhaân gaây ra khaû naêng caùc gôø baùnh xe chaïm vaøo ñaàu ray. Caùc chaân ñôõ cuûa coång ñöôïc tính toaùn khi ñoù coi laø coång khoâng di chuyeån vaø lieân keát chaân ñôõ vôùi baùnh xe qua caùc khôùp baûn leà; vì raèng khi naøy coi baùnh xe coù theå xoay töï do treân ñaàu ray (hình 2.4). 2) Khi caàn truïc trong traïng thaùi chuyeån ñoäng : Khi ñoù löïc caûn do dòch chuyeån baùnh xe theo höôùng vuoâng goùc vôùi ray coù theå giaûm xuoáng raát nhieàu, ñeán möùc : ñoä lôùn cuûa löïc xoâ ngang thöïc teá coù theå giaûm ñeán trò soá khoâng. Nghieân cöùu thöïc nghieäm chuyeån ñoäng cuûa moät con laên hình truï treân moät maët phaúng döôùi taùc duïng ñoàng thôøi cuûa moät taûi troïng höôùng kính Q vaø moät löïc höôùng truïc H (hình 2.5) döôùi söï chæ ñaïo cuûa P.B. CKOMOPOBCKИЙ. Khi tyû soá giöõa caùc löïc naøy nhoû hôn heä soá ma saùt tröôït giöõa con laên vaø maët phaúng (H < µQ) thì : söï dòch chuyeån theo phöông höôùng truïc cuûa con laên dieãn ra khi tyû soá H/Q baát kyø, khaùc giaù trò 0, con laên chuyeån ñoäng theo ñöôøng OB döôùi 1 goùc γ tuyø thuoäc vaøo tyû soá H/Q. Do vaäy löïc xoâ ngang do troïng löôïng baûn thaân cuûa caàn truïc khi tính toaùn laø khoâng caàn keå ñeán, vì raèng noù seõ Hình 2.4.Söï xoay cuûa baùnh xe quanh ñaàu ray ñöôïc trieät tieâu trong quaù trình laép raùp caàn truïc ôû laàn chuyeån ñoäng ñaàu tieân cuûa noù. Nhöõng tính toaùn chæ ra raèng : khi cheá taïo caàn truïc khaåu ñoä cuûa caàn truïc ñöôïc thöïc hieän nhoû hôn khi thieát keá 1 ñaïi löôïng δ cuûa chaân ñôõ döôùi taùc duïng cuûa troïng löôïng caàn truïc. Ñoái vôùi keát caáu coång (10.1).[01]: qL3 .h δ = 2 θh = (2.02) 12 EJ Ñoái vôùi keát caáu baùn coång (10.2).[01]: qL3 .h δ = θh = (2.03) 24 EJ Hình 2.5. Chuyeån ñoäng cuûa con laên hình truï ôû ñaây: q – taûi troïng phaân boá do troïng löôïng döôùi taùc duïng cuûa löïc beân. baûn thaân caàu gaây neân; L,h,J : chieàu daøi, chieàu cao chaân vaø moâmen quaùn tính tieát dieän caàu treân; θ – goùc xoay cuûa keát caáu caàu treân so vôùi chaân ñôõ. 2.2.2.Löïc xoâ ngang ôû chaân coång do taùc duïng cuûa söï thay ñoåi nhieät ñoä. Khi xaùc ñònh löïc xoâ ngang do söï thay ñoåi nhieät ñoä chæ ñeà caäp khi khoaûng nhieät ñoä giöõa 2 laàn chuyeån ñoäng cuûa caàn truïc laø khoaûng 10 ÷ 20oC. Khi nhieät ñoä taêng löïc xoâ ngang coù höôùng vaøo trong khaåu ñoä, khi nhieät ñoä giaûm löïc xoâ ngang coù höôùng ra ngoaøi khaåu ñoä. Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä chæ ñöôïc tính ñeán vôùi caáu truùc khaåu ñoä lôùn hôn 20 m. Khi nhieät ñoä thay ñoåi ∆toC caáu truùc phía treân coång seõ thay ñoåi chieàu daøi moät löôïng laø (10.8).[01]: δt = α.L.∆t (2.4) -6 ôû ñaây : α - heä soá daõn nôû daøi vì nhieät, α = 12.10 ; L – chieàu daøi khaåu ñoä m. 237
Vôùi keát caáu coång laø khung cöùng keát caáu sieâu tónh : + Neáu ñaët 1 löïc ngang baèng 1 ñôn vòH = 1 vaøo ñaàu muùt chaân coång thì noù seõ gaây ra chuyeån vò ñaàu muùt chaân coång chuyeån vò ñôn vò: h L/2 2 M 2 dx x 2 dx h dx h 2 L δ1 = ∑ ∫ 1 (2.5a) = 2∫ +2 ∫ = (2k + 3) EJ EJ 1 EJ 3EJ 0 0 + Neáu ñaët 1 löïc ngang baèng 1 ñôn vòH = 1 vaøo ñaàu muùt chaân baùn coång thì noù seõ gaây ra chuyeån vò ñaàu muùt chaân baùn coång chuyeån vò ñôn vò: 2 h  x − h  dx L h M 12 dx x 2 dx h2 L L  δ1 = ∑ ∫ (2.5b) =∫ +∫ = (k + 1) EJ EJ 1 0 EJ 3EJ 0 hJ ÔÛ ñaây : M1 – moâmen uoán do löïc ngang ñôn vò H = 1 gaây ra; k = . . Nhö vaäy söï thay ñoåi L J1 nhieät ñoä ∆toC ôû keát caáu coång seõ laøm phaùt sinh löïc xoâ ngang (10.9).[01], (10.10).[01]: δ 3α∆t.EJ + Vôùi coång : Ht = t = 2 (2.6) δ1 h (2k + 3) δ 3α∆t.EJ + Vôùi baùn coång : Ht = t = 2 (2.7) δ1 h (k + 1) 2.2.3.Löïc xoâ ngang ôû chaân coång do taûi troïng di ñoäng ôû caàu treân. Khaûo saùt tröôøng hôïp khi coù taûi troïng di ñoäng doïc keát caáu cuûa caàu treân (do xe tôøi hoaëc caàn truïc quay di chuyeån treân keát caáu cuûa caàn truïc coång , baùn coång, caàu chuyeån taûi). Taûi troïng di ñoäng ôû caàu treân gaây löïc xoâ ngang ôû keát caáu chaân coång. Löïc xoâ ngang ôû chaân coång do taûi troïng di ñoäng gaây ra ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch veõ ñöôøng aûnh höôûng cuûa löïc xoâ ngang do taûi troïng baèng ñôn vò P = 1 di chuyeån ôû caàu treân. Ñöôøng aûnh höôûng cuûa löïc xoâ ngang (ñah.H) do taûi troïng ñôn vò gaây ra treân keát caáu coång vaø baùn coång coù daïng nhö hình veõ. 1)Vôùi keát caáu coång coù coâng son : + Khi xe con di chuyeån trong khu vöïc khaåu ñoä L, phöông trình ñöôøng aûnh höôûng cuûa löïc xoâ ngang phuï thuoäc toaï ñoä x1 (10.3).[01]: 3 x1 ( L − x1 ) (2.8) H X1 = 2h.L(2k + 3) Giaù trò lôùn nhaát cuûa löïc xoâ ngang khi xe con ôû vò trí x1 = L/2, töùc laø : khiP = 1 ñaët taïi x1 = L/2 thì H ñaït giaù trò lôùn nhaát, trò soá naøy ñöôïc tính (10.4).[01]: 3L Hmax = HL/2 = (2.9) 8h(2k + 3) + Khi xe con di chuyeån ra ngoaøi ñaàu coâng son, phöông trình ñöôøng aûnh höôûng cuûa löïc xoâ ngang phuï thuoäc toaï ñoä x2 (10.5).[01]: 3x2 (2.8) HX2 = 2h.(2k + 3) ñah.Hx2 coù daáu (-) ngöôïc vôùi tröôøng hôïp ôû treân. Khi ñoù löïc xoâ ngang H coù chieàu ngöôïc vôùi chieàu khi xe con chaïy trong khu vöïc khaåu ñoä x1 ⊂ [0, L]. Chieàu cuûa löïc xoâ ngang ñöôïc qui öôùc nhö sau: + Chieàu döông (+) khi löïc xoâ ngang höôùng töø beân ngoaøi vaøo beân trong cuûa khaåu ñoä. + Chieàu aâm (-) khi löïc xoâ ngang höôùng töø beân trong ra beân ngoaøi cuûa khaåu ñoä (treân hình veõ bieåu dieãn baèng muõi teân neùt ñöùt). 238
2)Vôùi keát caáu baùn coång : Ñöôøng aûnh höôûng cuûa löïc xoâ ngang H (ñah.H) khi coù taûi troïng ñôn vòP = 1 di ñoäng doïc caàu treân (phuï thuoäc toaï ñoä x) coù phöông trình (10.6).[01]: x( L2 − x 2 ) H= (2.09) 2hL2 (k + 1) L Giaù trò lôùn nhaát cuûa löïc xoâ ngang khi xe con ôû vò trí x = , khi ñoù (10.7).[01]: 3 L Hmax = H L / 3 = (2.10) 3 3h(k + 1) Hình 2.6. Ñöôøng aûnh höôûng löïc xoâ ngang H do taûi troïng doïc caàu treân : a) Ñoái vôùi keát caáu coång coù coâng son; b) Ñoái vôùi keát caáu baùn coång. Hình 2.7. (a, b, c) – sô ñoà xaùc ñònh löïc xoâ ngang H ôû keát caáu coång; d – chuyeån vò δ cuûa coång theo phöông ngang khi 2 goái coá ñònh; e-chuyeån vò δ cuûa coång theo phöông ngang khi moät goái coá ñònh vaø goái kia di ñoäng; Jh Trong caùc phöông trình treân: k = . laø heä soá ñoä cöùng töông ñoái giöõa caàu treân vaø chaân; J1 L J – moâmen quaùn tính tieát dieän caàu treân; J1 – moâmen quaùn tính tieát dieän chaân ñôõ; h – chieàu cao keát caáu coång; L – khaåu ñoä keát caáu coång. 2.2.4.Löïc xoâ ngang ôû chaân coång do taùc duïng cuûa löïc doïc caàu treân. Khaûo saùt keát caáu coång vaø baùn coång chòu taùc duïng cuûa 1 löïc doïc caàu treân T (löïc T naøy do löïc quaùn tính cuûa xe con khi phanh treân caàu cuøng vôùi taûi troïng gioù taùc duïng leân xe con vaø haøng 239
cuøng theo chieàu cuûa löïc quaùn tính – hình 2.7). Do löïc T taùc duïng doïc caàu treân laøm xuaát hieän löïc xoâ ngang ôû chaân keát caáu coång vaø baùn coång. Khaûo saùt söï xuaát hieän löïc xoâ ngang ôû chaân keát caáu coång trong caùc tröôøng hôïp : 1) Coång coù 2 goái coá ñònh (sô ñoà tính laø keát caáu sieâu tónh) : Moâmen quaùn tính cuûa chaân ñôõ J1, löïc doïc caàu treân seõ gaây ra löïc xoâ ngang H ôû caû 2 chaân ñôõ coång H = T/2. Löïc xoâ ngang H seõ gaây ra uoán chaân coång vaø uoán keát caáu caàu treân (h.2.6a). 2) Coång coù keát caáu 1 goái coá ñònh, 1 goái di ñoäng (sô ñoà tính laø keát caáu coång laø heä tónh ñònh): Löïc taùc duïng doïc caàu treân T seõ laøm phaùt sinh löïc xoâ ngang H ôû chaân coù keát caáu goái coá ñònh : H = T; löïc xoâ ngang H ôû chaân coång coù goái coá ñònh seõ gaây ra uoán keát caáu chaân ñôõ vaø uoán keát caáu caàu treân (hình 2.6.b). 3) Keát caáu baùn coång : Sô ñoà tính keát caáu baùn coång goái ñôõ döôùi (phía coù chaân coång) laø goái coá ñònh, goái ñôõ treân laø goái di ñoäng. Sô ñoà tính keát caáu baùn coång laø heä tónh ñònh. Löïc taùc duïng doïc caàu treân seõ laøm phaùt sinh löïc xoâ ngang H ôû phaàn baùn coång : H = T. Löïc xoâ ngang ôû chaân baùn coång gaây ra uoán chaân baùn coång vaø uoán keát caáu caàu treân (hình 2.6.c). 2.2.5.Sô ñoà tính vaø bieåu ñoà moâmen uoán keát caáu coång khi coång ñöùng yeân. Khaûo saùt keát caáu coång khi coång ñöùng yeân, sô ñoà tính keát caáu coång khi ñöùng yeân laø sô ñoà heä sieâu tónh (hình 2.8). 1) Caáu truùc phía treân (caàu treân) : – Caáu truùc phía treân trong khoaûng chieàu daøi l ñöôïc tính toaùn trong tröôøng hôïp khi caàn truïc ôû traïng thaùi chuyeån ñoäng – luùc naøy heä khung laø tónh ñònh. Khi naøy löïc xoâ ngang H khoâng ñoùng vai troø giaûm taûi cho caàu treân. Bieåu ñoà moâmen uoán keát caáu caàu treân trong chieàu daøi l ñöôïc kyù hieäu bôûi caùc ñieåm 3-4-5-6 (theå hieän baèng ñöôøng neùt ñöùt). – Caáu truùc caàu treân trong khu vöïc töø choã Hình 2.8. Sô ñoà tính vaø bieåu ñoà moâmen uoán keát lieân keát caàu treân vôùi chaân ñôõ ñeán tieát dieän caàu coù caáu coång: ñöôøng neùt ñöùt khi coång chuyeån ñoäng, moâ men uoán ôû ñieåm 2 vaø ñieåm 7 ñöôïc tính toaùn ñöôøng neùt lieàn khi coång ñöùng yeân. trong tröôøng hôïp caàn truïc khoâng chuyeån ñoäng – luùc naøy heä khung laø sieâu tónh baäc 1, khi ñoù löïc xoâ ngang H gaây uoán chaân coång vaø uoán keát caáu caàu treân. Nhö vaäy bieåu ñoà moâmen uoán tính toaùn ñeå tính kieåm tra beàn keát caáu caàu treân seõ ñöôïc kyù hieäu baèng caùc soá : 1-2-3-4-5-6-7-8. 2) Caáu truùc chaân ñôõ cuûa coång ñöôïc tính toaùn khi caàn truïc ôû traïng thaùi khoâng chuyeån ñoäng. Chaân ñôõ cuûa coång seõ chòu löïc neùn chaân vaø löïc xoâ ngang ôû chaân coång gaây uoán keát caáu chaân. Giaù trò lôùn nhaát cuûa löïc neùn chaân vaø giaù trò lôùn nhaát cuûa löïc xoâ ngang H gaây neùn chaân seõ xuaát hieän khi xe con ôû caùc vò trí khaùc nhau treân caàu. Ví duï : ñoái vôùi coång khoâng coù coâng son : löïc lôùn nhaát gaây neùn chaân khi xe con ôû vò trí taän cuøng cuûa caàu; löïc xoâ ngang coù giaù trò lôùn nhaát khi xe con naèm ôû vò trí giöõa khaåu ñoä. Khi tính toaùn chaân phaûi khaûo saùt caû hai tröôøng hôïp naøy. Ñoái vôùi keát caáu caàn truïc coång coù coâng son: khi xe con di chuyeån ra ngoaøi ñaàu muùt coâng son: löïc xoâ ngang H ôû chaân coång seõ ñoåi daáu (ñoåi chieàu). 240
This document was created with Win2PDF available at http://www.win2pdf.com. The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only. This page will not be added after purchasing Win2PDF.