Thiết kế kết cấu trục 1 tần phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm - Chương 3

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

121
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

TÍNH KẾT CẤU THÉP CỦA CẦU TRỤC Cầu gồm dầm chính kiểu chữ I nối cứng với hai dầm cuối. Trên dầm cuối đặt các bánh xe để cầu di chuyển dọc phân xưởng. Xe lăn di chuyển trên cạnh dưới của dầm chữ I. Kết cấu kim loại của cầu được tính theo các số liệu ban đầu sau: - Tải trọng: Q = 1t = 10000 N - Trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang vật Gx = 4000 N - Trọng lượng cầu với cơ cấu di chuyển - Khẩu độ dầm cầu - Trọng...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế kết cấu trục 1 tần phục vụ cho việc di chuyển tôn tấm - Chương 3

CHƯƠNG III TÍNH KẾT CẤU THÉP CỦA CẦU TRỤC Cầu gồm dầm chính kiểu chữ I nối cứng với hai dầm cuối. Trên dầm cuối đặt các bánh xe để cầu di chuyển dọc phân xưởng. Xe lăn di chuyển trên cạnh dưới của dầm chữ I. Kết cấu kim loại của cầu được tính theo các số liệu ban đầu sau: - Tải trọng: Q = 1t = 10000 N - Trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang vật Gx = 4000 N - Trọng lượng cầu với cơ cấu di chuyển Gc = 20000 N - Khẩu độ dầm cầu L=8m - Trọng lượng khung giàn thép Gt = 1500 N 3.1. TÍNH DẦM CHÍNH 3.1.1. Chọn vật liệu Trong cầu trục kết cấu dầm chính chiếm một phần rất lớn, khối lượng kim loại dùng cho dầm chính chiếm đến 60  80% khối lượng kim loại máy trục. Là kế cấu chịu tải chính nên đòi hỏi kết cấu phải đủ bền trong trường hợp phải chịu tải trọng lớn nhất. Ngoài việc phải đảm bảo độ bền khi làm việc, kết cấu kim loại cần dễ dàng ra công, đẹp có giá thành thấp, bề mặt ngoài của kết cấu cần phẳng để dễ đánh gỉ và dễ sơn. Vì thế việc chọn kim loại thích hợp cho dầm chính để sứ dụng chúng một cách kinh tế nhất là rất quan trọng.
Căn cứ vào yêu cầu trên ta chọn loại thép cho dầm là: thép CT3 với lượng lưu huỳnh không chứa quá 0,05%, lượng phốt pho không quá 0,045%. Đây là loại thép thường dùng cho các dầm chịu tải của máy trục. 3.1.2. Xác định các tải trọng tác dụng lên dầm chính Các tải trọng tác dụng lên dầm chính gồm: tải trọng không di động, tải trọng di động, lực quán tính khi phanh các cơ cấu. - Tải trọng không di động: là tải trọng của khung giàn thép và cơ cấu di chuyển cầu, tải trọng này coi như phân bố đều dọc theo chiều dài kết cấu, được tính như sau: Gt  G d 1500  1100 q = k1  325 N/m  1,0 L 8 Trong đó: k1 = 1,0 – hệ số đề chỉnh kể đến các hiện tượng va đập khi di chuyển máy trục, ứng với vận tốc di chuyển v < 60 m/ph. Gt, Gd – trọng lượng của khung giàn thép và cơ cấu di chuyển, sơ bộ chọn Gt = 1500 N; Gd = 1100 N. L = 8 m – khẩu độ dầm cầu. - Tải trọng di động: là tải trọng do áp lực thẳng đứng của các bánh xe của xe lăn tạo ra khi di chuyển dọc theo két cấu kim loại đặt ở điểm tiếp xúc của bánh xe với đường ray. Tải trọng này sinh ra do trọng lượng vật nâng và trọng lượng xe lăn kể cả bộ phận mang vật, trị số của các tải trọng này bằng: Gx 10000 4000 P = k2 Q + = 1,1 + = 3750 N 4 4 4 4 Trong đó: k2 = 1,1 – hệ số điều chỉnh ứng với chế độ làm việc nhẹ. Tải trọng tác dụng lên các bánh xe không kể đến hệ số điều chỉnh: Q G x 10000 4000 P'   3500 N    4 4 4 4 - Lực quán tính khi phanh xe con và cơ cấu di chuyển cầu:
Lực quán tính khi phanh xe con với vật nâng di chuyển dọc cầu: 1' 1 P  3500  500 N p qt1  7 7 Lực quán tính khi phanh cơ cấu di chuyển cầu: Q  G x  Gc 10000  4000  20000 Pqt 2    3400 y 10 10 N R d 3.1.3. Chọn kết cấu dầm chính và kiểm tra bền h 3.1.3.1. Chọn kích thước tiết diện dầm chính x x Phần chịu tải của cầu trục một dầm là thép hình d r kiểu chữ I, dầm được chọn theo điều kiện đảm bảo độ y cứng và khả năng di chuyển của palăng theo gờ dưới b Hình 3.1. Mặt cắt thép I. của nó. Với tải trọng như đã tính ở trên, theo tiêu chuẩn TOCT 8239-56, sơ bộ ta chọn loại thép có kí hiệu là N070 với thông số được gi trên bảng 3-1. Bảng (3-1). Các thông số của thép N070. Kích thước (mm) Các trị số đối với trục Trọng Diện Số lượng tích h b d t R r x-x y- y hiệu mặt 1m Jx Wx Ix Sx Iy Wy Jy thép cắt dài 4 3 3 4 4 cm4 cm cm cm cm cm cm hình 2 (N) cm N070 1840 700 210 17,5 28,5 24 10 234 175370 5010 27,4 2940 3910 373 4,09 3.1.3.2. Kiểm tra bền tiết diện đã chọn Kết cấu kim loại được tính theo phương pháp ứng suất cho phép dựa trên hai trường hợp phối hợp tải trọng: Trường hợp 1: dưới tác dụng của toàn bộ các tải trọng không di động và tải trọng di động, ứng suất cho phép  1  160 N/mm2.
Trường hợp 2: ngoài các tải trọng chính trên còn tính đến các tải trọng do lực quán tính lớn nhất có thể xảy ra khi phanh hay mở cổng trục và xe lăn, ứng suất cho phép là  2  180 N/mm2. a. kiểm tra độ võng Độ võng của thanh thép chữ I được xác định theo công thức: P L3  f  f 48EJ x Trong đó: P = Q + Gx – tải trọng di động. = 10000 + 4000 = 14000 N L = 8 m – chiều dài của dầm. E = 2,1.105 N/mm2 – môđun đàn hồi kéo của thép. Jx = 175370cm4– mômen quán tính của tiết diện dầm đối với trục ngang. [f] = L/700 = 8000/700 = 11,43 mm – độ võng cho phép của dầm. 14000.8000 3 Vậy:  0,4 mm < [f] = 11,43 mm f 48.2,1.10 5.175370.10 4 Vậy dầm đảm bảo an toàn. b. Kiểm tra bền Khi kiểm tra dầm chữ I chịu tải theo độ bền ta cần tính đến khả năng l àm việc của gờ dưới. Ở đây, ngoài ứng suất chung của toàn kết cấu, dưới áp lực của bánh xe P, xuất hiện ứng suất cục bộ, gờ dưới chịu uốn dọc theo dầm ở đoạn aa và uốn theo hướng ngang trên chiều rộng gờ b. Vị trí kiểm tra là vị trí khi xe con mang vật với tải trọng Q ở chính giữa dầm chính. Tùy theo vị trí của lực P trên gờ, ứng suất uốn lớn nhất có thể xuất hiện hoặc ở thớ trên tại điểm bắt đầu của bán kính nối gờ với thành đứng hoặc ở thớ dưới ở biên tự do của gờ. Ứng suất uốn cục bộ của gờ được xác định theo các công thức sau: - Ở tiết diện sát thành đứng do uốn trong mặt phẳng xz
k1 .P 2,0.7000  17,6 N/mm2 x    2 2 t 28,2 - Ở tiết diện sát thành đứng do uốn trong mặt phẳng yz k 2 .P 0,6.7000  5,3 N/mm2 y    2 2 t 28,2 - Ở biên tự do của gờ do uốn trong mặt phẳng yz k 3 .P 0,5.7000  5,4 N/mm2 b y    2 2 t tb 25,5 c 65 Trong đó: k1, k2, k3 – hệ số, phụ thuộc vào tỷ số     0,62 b 105 t = 28,2 mm – chiều dày của gờ theo đường cắt mặt phẳng trên của. gờ với thành đứng dầm chữ I. ttb = 25.5 mm – chiều dầy trung bình ở tiết diện giữa. P 14000  7000 N – tải trọng tập trung. P=  2 2 Trong các công thức đã tính ở trên, dấu (+) dùng cho các thớ kim loại ở trên, dấu (-) dùng cho thớ dưới. Ứng suất uốn toàn toàn phần ở mặt phẳng yz được tính theo công thức: M u  Wx Trong đó: M – mômen uốn của dầm trong mặt phẳng đang xét do tải trọng tập trung P và tải trọng phân bố đều của q gây ra. P L qL2 14000.4000 325.4000 2  664.10 6 N.mm M    4 8 4 8 Wx = 5010 cm3 mômen chống uốn đối với thớ tương ứng của gờ dưới. 664.10 6  132 N/mm2 Vậy: u  3 5010.10 Ứng suất uốn tổng ở gờ bằng: - Ở tiết diện sát thành đứng:
 t   x2   u   y    u   y  x   1 2  17,6 2  132  5,3  132  5,317,6  129 N/mm2 <  1 2 - Ở biên tự do của gờ:    u   b  132  5,4  137,4 N/mm2 <  2 y Trong đó:  1 = 160 N/mm2;  2 = 180 N/mm2. k Vậy thép chữ I đã chọn là đủ bền. 2,9 k1 2,5 2,1 k3 ttb t 1,7 d 1,3 p p 0,9 c c P k2 c/ b x 0,5 y az a b b 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 z Hình 3.2. Biên dạng gờ dưới của dầm Hình 3.3. Đồ thị hệ số k1,k2,k3. do ảnh hưởng của uốn cục bộ. 3.2. TÍNH DẦM CUỐI Kết cấu dầm cuối gồm hai thanh thép chữ I đặt song song được liên kết với nhau bởi các liên kết thép bằng phương pháp hàn và gối trên hai trục của bánh xe di chuyển. Do kết cấu dầm cuối ở hai bên là giống nhau nên khi tính ta chỉ cần tính cho một bên là đủ. 3.2.1. Chọn vật liệu cho dầm cuối: Vật liêu cho dầm cuối chọn tương tự như đã chọn cho dầm chính (phần 3.1.1). 3.2.2. Xác định các tải trọng tác dụng lên dầm cuối
Tải trọng tác dụng lên dầm cuối cũng bao gồm các tải trọng không di động, tải trọng di động và lực quán tính khi phanh các cơ cấu, các tải trọng này đã được tính tương tự như ở trên. 3.2.3. Chọn kết cấu dầm cuối và kiểm tra bền Phần chịu tải của cầu trục một dầm là thép hình kiểu chữ I, dầm được chọn theo điều kiện đảm bảo độ cứng vững khi chịu tả trọng tập chung ở chính giữa tâm. Với tải trọng như đã tính ở trên, theo tiêu chuẩn TOCT 8239-56 sơ bộ ta chọn loại thép có kí hiệu là N020 với thông số được gi trên bảng . Bảng (3-2). Các thông số của thép N020. Kích thước (mm) Các trị số đối với trục Trọng Diện Số lượng tích h b d t R r x-x y- y hiệu mặt 1m Jx Wx Ix Sx Iy Wy Jy thép cắt dài 4 3 3 4 4 cm4 cm cm cm cm cm cm hình cm2 (N) N020 207 200 100 5,2 8,2 9,5 4,0 26,4 1810 181 8,27 102 112 22,4 2,06 Kiểm tra bền tiết diện đã chọn: Dầm cuối được tính khi xe lăn với vật nâng nằm ở sát nó nhất (vị trí giới hạn khẩu độ dầm). Kết cấu kim loại được tính theo phương pháp ứng suất cho phép dựa trên hai trường hợp phối hợp tải trọng. Vị trí được kiểm tra là vị trí nằm tại chính giữa của dầm cuối (mặt cắt I-I - vị trí có tiết diện nguy hiểm nhất). Xét tại mặt cắt I-I, lực tập chung lớn nhất tác dụng là: Gc q B 400 4000 P L = 8000 Hình 3.4. Sơ đồ tính lực tác dụng lên dầm cuối tại tiết diện I-I.
L  400 q.L Gc 8000  400 0,325.8000  10000  25550 N PI  4 P    4.3750  L 2 2 8000 2 Lực quán tính tác dụng tại mặt cắt I-I (tại gối B). Pqt  Pqt1  Pqt 2  3900 N Phản lực tại các gối đỡ tương ứng là: - Phản lực do lực tập chung gây ra tại hai gối: PI 25550  12775 N R1  R2   2 2 - Phản lực do lực quán tính gây ra tại hai gối: Pqt 3900 R1'  R2  '  1950 N  2 2 R1 R2 PI + Pqt R1 R1 I I A Hình 3.5. Sơ đồ tính dầm cuối. Kiểm tra bền tại tiế diên I-I. - Theo trường hợp1, mômen uốn lớn nhất tại tiết diện I-I là: A 1200 1  7665.10 3 N.mm M u  R1 .  12775 2 2 1 M u 7665.10 3 2  42,34 N/mm <  1 Vậy: 1   3 Wx 181.10 Ứng suất cho phép  1 = 160 N/mm2 , để đảm bảo cho dầm cuối đủ cứng vững, ứng suất uốn cho phép ở đây không lấy lớn hơn 80  100 N/mm2. - Theo trường hợp 2, mômen uốn lớn nhất tại tiết diện I-I là:  A  12775  19501200  8835.10  M u2  R1  R1' . 3 N.mm 2 2
M u2 8835.10 3 2  48,81 N/mm <  2 Vậy: 2   3 Wx 181.10 Ứng suất cho phép tương ứng với trường hợp phối hợp tải trọng này là  2 = 180 N/mm2. Qua kết quả vừa tính được ta thấy thép chọn làm dầm cuối là đủ bền: