T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4(44)/N¨m 2007 –<br />
<br />
XÁC ĐNNH GÓC NGHIÊNG CHO PHÉP CỦA MẶT NỀN THEO ĐIỀU KIỆN<br />
ỔN ĐNNH CHỐNG LẬT CHO CẦN TRỤC PINGUELY GC15150S DẠNG THÁP<br />
Nguyễn Thị Hồng CNm (Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp- ĐH Thái Nguyên)<br />
<br />
1. Mở đầu<br />
Cần trục Pinguly GC15150S được đưa vào Việt nam từ những năm 1990, đó là loại cần<br />
trục bánh lốp tự hành có ba dạng lắp cần: cần đầu nhọn, cần đầu búa và cần tháp, trong đó cần<br />
tháp có chiều cao nâng lớn nhất, tuy nhiên thiết bị và cấu kiện kết cấu thép cho dạng cần tháp<br />
không đưa sang, trong thuyết minh máy cũng không có hướng dẫn sử dụng cần dạng tháp. Vì vậy<br />
việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cần dạng tháp, lập thuyết minh cho loại cần này là rất cần thiết.<br />
Trong đó tính ổn định chống lật là một trong những bước tính quan trọng của việc tính thiết kế và<br />
thiết lập nhiều thông số quan trọng trong thuyết minh hướng dẫn sử dụng. Đây chính là cơ sở để<br />
tác giả đưa ra bài báo này.<br />
Cần trục phải đảm bảo điều kiện ổn định chống lật trong cả hai trường hợp: Khi có tải<br />
(ổn định động, ổn định tĩnh) và khi không tải (đứng vững của bản thân cần trục). Mức độ ổn<br />
định được xác định bằng tỷ số giữa mômen giữ và mômen lật (gọi là hệ số ổn định K0). Ở mỗi<br />
trạng thái cần trục được kiểm tra ổn định với vị trí và điều kiện làm việc bất lợi nhất. Trong đó<br />
ổn định động khi có tải là trạng thái ổn định khó đạt được nhất đó là trạng thái ổn định khi cần<br />
trục được đặt trên mặt phẳng nghiêng một góc β về phía trước; cần trục làm việc với tầm với lớn<br />
nhất và tải trọng nâng lớn nhất ứng với tầm với này; cần trục chịu lực gió lớn nhất có phương<br />
song song với mặt đường và theo chiều gây khả năng lật lớn nhất; cần trục chịu các lực quán<br />
tính bất lợi nhất cho ổn định khi phanh các chuyển động nâng hạ vật, khi di chuyển và quay.<br />
Trong khuôn khổ cho phép bài báo chỉ trình bày quá trình tính ổn định động khi có tải.<br />
2. Tính toán xác định góc nghiêng cho phép<br />
Dưới tác dụng của các lực trên cần trục có xu hướng lật về phía trước quanh cạnh lật,<br />
điều kiện ổn định động được xác định theo - [2]<br />
M − M C − M m − M W − ∑ M qt<br />
K 01 = G<br />
≥ 1,15<br />
(1)<br />
MQ<br />
Đây là loại cần trục tự hành có sức nâng lớn nên khi làm việc phải đứng trên các chân<br />
tựa vì vậy cạnh lật là chân tựa phía trước.<br />
M G -Mô men giữ (mô men phục hồi) do trọng lượng của bản thân cần trục( kể cả đối<br />
trọng và bộ phận quay) : M G = LG G cos β − H G G sin β<br />
Theo [1] tổng trọng lượng của bản thân cần trục G ≈ 395t = 3950 KN ( bao gồm xe mang<br />
đi kèm giá đỡ chìa, ụ quay, hệ thống khung giá đỡ, đối trọng…); LG ≈ 4,9m ; H G ≈ 1,90m ⇒<br />
M G = 19355Cosβ − 7505Sinβ<br />
(KNm)<br />
(2)<br />
<br />
57<br />
<br />
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4(44)/N¨m 2007 –<br />
<br />
W2<br />
<br />
Gc2<br />
<br />
α<br />
<br />
Flv<br />
<br />
Wv<br />
<br />
Flc<br />
<br />
Qm<br />
<br />
Hv = 91<br />
000<br />
<br />
Gc1<br />
<br />
W1<br />
l G = 49<br />
00<br />
<br />
ί<br />
<br />
00<br />
<br />
I<br />
HG = 19<br />
<br />
LG=490<br />
0<br />
<br />
hc2= 8<br />
5400<br />
<br />
Flt<br />
Fqt v<br />
<br />
G<br />
<br />
ί<br />
<br />
I<br />
<br />
hw3 =<br />
<br />
HG = 19<br />
00<br />
<br />
30500<br />
<br />
Gc3<br />
<br />
hc1 = 7<br />
2000<br />
<br />
hw2 = 7<br />
8000<br />
<br />
W3<br />
<br />
lw3 = 14<br />
00<br />
2170<br />
l c1 = 17<br />
<br />
Q<br />
<br />
000<br />
<br />
l w2 = 3300<br />
<br />
0<br />
<br />
lc2 = 43<br />
600<br />
<br />
β<br />
<br />
G<br />
<br />
lv = 56<br />
000<br />
<br />
MQ<br />
<br />
-Mô men lật do trọng lượng vật nâng lớn nhất ứng với tầm với xa nhất và ở chiều<br />
M Q = Lv Q cos β + H v Q sin β<br />
cao nâng lớn nhất ứng với tầm với này:<br />
Theo [3], trọng lượng vật nâng lớn nhất ứng với tầm với xa nhất Q = 21t = 210 KN ,<br />
theo [1 ] Lv ≈ 56m ; H v ≈ 91m ⇒ M Q = 11760 cos β + 19110 sin β<br />
(KN.m)<br />
(3)<br />
<br />
M C - Mô men lật do trọng lượng của cần, theo khảo sát kết cấu của cần nguyên bản<br />
cần chia làm hai đoạn có kích thước khác nhau do đó:<br />
M C = Gc1lc1Cosβ + Gc1hc1Sinβ + Gc 2lc 2Cosβ + Gc 2 hc 2 Sinβ + Gc 3lc 3Cosβ + Gc 3hc 3 Sinβ<br />
l ≈ 17 m ; lc 2 ≈ 43,6m ; lc 3 ≈ 1,4m ; hc1 ≈ 72m ; hc 2 ≈ 85,4m ; hc 3 ≈ 30,5m ;<br />
Theo [1] c1<br />
Gc1 = 33,25m.1,4kN / m = 46,55 KN ; Gc 2 = 24,25m.1,1KN / m = 26,675 KN ;<br />
Gc 3 = 58m.1,4kN / m = 81,2 KN ⇒ M C = 2068 Cos β + 8106 Sin β<br />
(KNm)<br />
M m -Mô men lật do trọng lượng của bộ phận mang M m = Qm LvCosβ + Qm hv Sinβ<br />
<br />
58<br />
<br />
(4)<br />
<br />
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4(44)/N¨m 2007 –<br />
<br />
Theo [1] trọng lượng của bộ phận mang Qm = 3KN ⇒ M m = 168Cosβ + 273Sinβ (KNm) (5)<br />
M W -Mô men lật do gió:<br />
<br />
M W ≈ W1hW1Cos β − W1l W1Sinβ + W2 hW 2Cos β − W2l W2 Sinβ +<br />
W3 hW 3Cos β − W3l W3 Sinβ + Wv H v Cos β − Wv lv Sinβ<br />
<br />
(6)<br />
<br />
W-Lực gió lớn nhất ở trạng thái làm việc: W = F Pg<br />
F − Diện tích chắn gió ( m 2 )<br />
Pg − Áp lực gió trên một m 2 diện tích : Pg = q0 kcn<br />
<br />
q 0 − Áp lực động của gió, theo[4],ở trạng thái làm việc qo = 0,125 KN / m 2<br />
k − Hệ số phụ thuộc độ cao, lấy theo [4]<br />
<br />
c − Hệ số cản khí động học, lấy theo [4] c=1,2<br />
n- Hệ số vượt tải, lấy theo[4] n=1<br />
<br />
W1 − lực gió lớn nhất ở trạng thái làm việc tác dụng lên cần trục.<br />
W1 = Fct Pg1 = Fct q0 k1cn<br />
Fct − Diện tích chắn gió của cần trục theo phương bất lợi nhất, qua khảo sát Fct ≈ 12m2<br />
<br />
k1 = 1,64 , nên W1 ≈ 3KN<br />
W2 − lực gió lớn nhất ở trạng thái làm việc tác dụng lên tay cần phụ của cần trục<br />
W2 = Fc 2 Pg 2 = Fc 2 qo k 2 cn<br />
Fc − Diện tích chắn gió tính toán của cần cần trục có kể đến độ nghiêng của nó, theo<br />
<br />
[2] Fc = ψφFc, Sinα .<br />
<br />
ψ − Theo [4], với kết cấu kiểu dàn của cần trục Pinguly ψ = 0,4<br />
φ − Hệ số tác dụng lên các chi tiết khác trên khung dàn của cần φ = 1,5<br />
α 2 − Góc nghiêng của tay cần, ở vị trí đang khảo sát α 2 = 21,50<br />
Fc,2 − Diện tích theo đường viền dàn trên của cần, qua khảo sát<br />
<br />
Fc2 ≈ 33,4m2 ; k 2 = 1,73 , nên W2 = Fc,2 Sinα 2 .ψφqo k 2 cn = 2 KN<br />
,<br />
<br />
Tương tự như vậy ta có lực gió lớn nhất tác dụng lên tay cần chính:<br />
W3 = Fc,3 Sinα 3 .ψφqo k3cn<br />
Qua tính toán có Fc,3 ≈ 39m 2 ; k3 = 1,64 ; α 3 = 90 0 ; vậy W3 = 5,76 KN<br />
WV − lực gió lớn nhất ở trạng thái làm việc tác dụng lên vật nâng (qui về đầu cần)<br />
Wv = Fv Pgv = Fv qo kv cn<br />
<br />
59<br />
<br />
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4(44)/N¨m 2007 –<br />
<br />
Fv − Diện tích chắn gió của vật được xác định theo đường viền thực tế của vật, theo[2], với<br />
tải trọng nâng Q ≈ 20 tấn thì có thể lấy sơ bộ<br />
<br />
Fv ≈ 15m 2 ; k v = 1,81 ;<br />
<br />
Wv = Fv qo k v cn = 4 KN<br />
Thay các giá trị trên vào công thức (6) ta có tổng mô men lật do gió là:<br />
M W = 701Cosβ − 331Sinβ<br />
<br />
∑M<br />
<br />
qt<br />
<br />
Vậy<br />
<br />
(7)<br />
<br />
− Tổng mô men lật do các lực quán tính: ∑ M qt = M qtv + M ltv + M ltc<br />
<br />
(8)<br />
<br />
Ở đây, vì cần trục không di chuyển trong quá trình nâng hạ nên không xét đến lực quán<br />
tính khi phanh cơ cấu di chuyển, do đó tổng mô men lật do các lực quán tính được xác định chỉ<br />
gồm 3 thành phần trên.<br />
M qtv − Mô men lật do lực quán tính của vật nâng và bộ phận mang trong quá trình nâng, hạ vật.<br />
M qtv = Fqtv Lv Cosβ + Fqtv H v Sinβ =<br />
<br />
(Q + Qm ) Vh<br />
(Q + Qm ) Vh<br />
. Lv Cosβ +<br />
H v Sinβ<br />
g<br />
th<br />
g<br />
th<br />
<br />
(9)<br />
<br />
Trong đó:<br />
Qo = (Q + Qm ) = 240 KN - Trọng lượng của vật nâng và bộ phận mang<br />
g – Gia tốc trọng trường ( m/s2 );<br />
Vh - Vận tốc, m/s, theo qui định về an toàn[6], vận tốc hạ vật lấy bằng 1,5 vận tốc nâng<br />
vật: Vh =1,5. 0,117m/s = 0,1755m/s.<br />
t h - Thời gian khởi động hoặc phanh cơ cấu nâng khi hạ vật, theo [2]:<br />
<br />
th =<br />
<br />
β ∑ (Gi Di 2 ) I n1<br />
375( M ph − M t )<br />
*<br />
<br />
+<br />
<br />
Qo Do n1η<br />
375( M ph − M t* )a 2io2<br />
<br />
(10)<br />
<br />
Trong đó:<br />
<br />
∑ (G D )<br />
<br />
− Tổng mô men vô lăng của các chi tiết máy quay trên trục I<br />
β - Hệ số kể đến ảnh hưởng quán tính của các chi tiết máy quay trên các trục sau trục<br />
I; β = 1,1 ÷ 1,2 . Theo[5] Có thể lấy gần đúng :<br />
β .∑ (Gi Di2 ) I ≈ 1,2(G1 D12 ) roto<br />
i<br />
<br />
2<br />
i I<br />
<br />
(G1D12 ) roto -Mô men vô lăng của rô to động cơ điện cơ cấu nâng, theo[1]<br />
(G1D12 ) roto = 0,044<br />
<br />
(KN m 2 )<br />
<br />
n1 − Số vòng quay của trục I (trục động cơ), theo [1] n1 = 735vg/ph<br />
D0 − Đường kính tang tính đến tâm dây cáp D0 = Dt + d c = 0,400 + 0,0165<br />
a − Bội suất của pa lăng cơ cấu nâng, theo [3] với cần dạng tháp ở nhóm<br />
cần có chiều dài lớn hơn 50m thì bội suất pa lăng tối ưu được xác định a = 2,5<br />
io − tỷ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang.<br />
n<br />
ndc<br />
i0 = dc =<br />
= 54,96<br />
nt Vn a / πD0<br />
M ph − Mô men phanh của cơ cấu nâng được xác định từ điều kiện giữ vật treo ở trạng<br />
thái tĩnh, M ph = nM t* , với n là hệ số an toàn phanh, theo [2] n=1,15<br />
<br />
60<br />
<br />
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4(44)/N¨m 2007 –<br />
<br />
M t* − Mô men tĩnh trên trục động cơ để thắng trọng lượng vật nâng, theo tài liệu [2]<br />
QD<br />
M t* = o o<br />
2aioη<br />
<br />
η = η pηtηo − Hiệu suất chung của toàn bộ cơ cấu nâng, theo [2]: hiệu suất của tang<br />
ηt = 0,96, hiệu suất của hệ dẫn động ηo = 0,8. Hiệu suất của pa lăng<br />
được xác định theo [2]<br />
<br />
ηp =<br />
<br />
Q0<br />
Q0<br />
(1 − λa )λt<br />
=<br />
=<br />
ma.smax ma Q0 (1 − λ )<br />
a (1 − λ )<br />
m(1 − λa )λt<br />
<br />
λ − Hiệu suất của một ròng rọc, theo [2]: λ = 0,98<br />
t − Số ròng rọc đổi hướng, vì dây trực tiếp cuốn lên tang không qua các ròng<br />
rọc đổi hướng nên t=0 ⇒ η p = 0,97 Vậy η = 0,96.0,8.0,97 = 0,745<br />
M t* =<br />
<br />
Qo Do<br />
= 0,04883 ; M ph = M t* .n = 0,05615<br />
2aioη<br />
<br />
(KNm)<br />
<br />
Thay các đại lượng trên vào công thức (10), (9) có t h = 15,2 s ;<br />
<br />
M qtv = 15,8Cosβ + 25Sinβ<br />
<br />
(KNm)<br />
<br />
(11)<br />
<br />
M ltv − Mô men lật do lực quán tính ly tâm của vật nâng và bộ phận mang trong quá trình quay<br />
cần, theo [2]:<br />
M ltv = Flv H v Cosβ − Flt Lv Sinβ =<br />
<br />
(Q + Qm ) Lv nq2<br />
900 − hd nq2<br />
<br />
H v Cosβ −<br />
<br />
(Q + Qm ) Lv nq2<br />
900 − hd nq2<br />
<br />
Lv Sinβ<br />
<br />
nq − Tốc độ quay của cơ cấu quay của cần trục, theo[1] nq = 0,9v / ph<br />
hd − Chiều dài của dây treo vật, có thể lấy hd ≈ 40m<br />
Vậy M ltv = 1264Cosβ − 702 Sinβ<br />
<br />
(KNm)<br />
<br />
(12)<br />
<br />
M ltc − Mô men lật do lực quán tính ly tâm của cần trong quá trình quay cần, theo [2]:<br />
M ltc ≈<br />
<br />
Gc1nq2lc1<br />
<br />
Gc 2 nq2lc 2<br />
900<br />
<br />
900<br />
<br />
hc1Cosβ +<br />
<br />
lc 2 Sinβ −<br />
<br />
Gc 2 nq2lc 2<br />
<br />
Gc 3 nq2lc 3<br />
900<br />
<br />
900<br />
<br />
hc 2Cosβ +<br />
<br />
Gc 3 nq2lc 3<br />
900<br />
<br />
hc 3Cosβ −<br />
<br />
Gc1nq2lc1<br />
900<br />
<br />
lc1Sinβ −<br />
<br />
lc 3 Sinβ<br />
<br />
Trong đó: Gc1 = 46,55 KN ; Gc 2 = 26,675 KN ; Gc 3 = 81,2 KN là trọng lượng của các đoạn cần,<br />
vậy M ltc ≈ 145Cosβ − 58Sinβ<br />
<br />
(KNm)<br />
<br />
Thay (11), (12), (13) vào (8) ta có ∑ M qt =1425Cosβ − 735Sinβ<br />
<br />
(13)<br />
(14)<br />
<br />
Thay (2), (3), (4), (14) vào (1) và tính toán ta xác định được góc nghiêng tối đa của mặt nền là<br />
β max ≈ 2 0 34 , .<br />
<br />
61<br />
<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
