Cần trục chân đế dạng cổng kiểu mâm quay với sức nâng Q=30Tf - P2

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN CƠ CẤU THAY ĐỔI TẦM
VỚI
2.1 SƠ ĐỒ HÌNH HỌC :
Hình 2 .1 : Thay đổi tầm với bằng cách nâng,hạ cần.
1-sàn đỡ; 2- cơ cấu thay đổi tầm với; - đối trọng; 4- giằng; 5- vòi; 6-
động cơ xoay móc; 7- cần; 8- puly đầu cần; 9- móc chính (30 t); 10- móc
phụ (7 t); 11- giá chữ A; 12- cabin điều khiển.
Trang 27
4
5
6
3
2
1
1
M
2.2 SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG.
Hình 2.2 :1-Phanh; 2- khớp nối;
3 - động cơ điện; 4- thanh răng;
5- bánh răng; 6- hộp giảm tốc
Chức năng của cơ cấu này là đảm bảo sự dòch chuyển của cần lên xuống
với sự hỗ trợ của bộ truyền thanh răng – bánh răng được truyền động trực tiếp
qua trục quay chậm của hộp giảm tốc. Thanh răng được nối trực tiếp với cần.
Bên cạnh các bộ phận trong cơ cấu thay đổi tầm với còn có các bộ phận khác
như khớp nối có gắn bánh phanh của phanh trống. cơ cấu này ta bố trí 2
phanh tại 2 đầu trục quay nhanh của hộp giảm tốc để tăng tính an toàn của cơ
cấu. Cụm truyền động thanh răng – bánh răng có các con lăn tỳ để ép chặt
chúng vào nhau, bên cạnh đó còn có các hạn vò tầm với ngắn nhất và xa nhất.
2.3 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HỆ CẦN
Gọi : Lc : chiều dài cần.
Lg : chiều dài giằng.

Lv’ : chiều dài đầu vòi.
Lv’’ : chiều dài đuôi vòi.

Hình 2.3 : Các kích thước hệ cần.
Trang 28
2
1
max
min
ϕ
ϕ
2
γ
1
3
γ
γ
2.3.1 Xác đònh kích thước chiều dài cần và đầu vòi.
Vẽ cần ở 2 vò trí ứng với góc nghiêng ϕ
min
và ϕ
max
. Kích thước hệ cần khi thiết
kế phải thỏa mãn :
H ≥ [H
max
]
R ≥ [R
max
]

R
min
≤ [R
min
]
Theo kinh nghiệm, thường lấy ϕ
min
≥ 30
0
,
ϕ
max
≤ 80
0
.
Ta chọn ϕ
min
= 40
0
, ϕ
max
= 80
0
.
Hình 2.4 : Cần ở vò trí tầm với
nhỏ nhất và lớn nhất.
• Với ϕ
min
: vòi hợp với phương ngang 1 góc γ
3

= 10
0
÷ 25
0
. chọn γ
3
= 20
0
• Với ϕ
max
: vòi hợp với phương thẳng đứng 2 góc γ
1
, γ
2
:
γ
1
= 5
0
÷ 10
0
. chọn γ
1
= 8
0
γ
2
= 5
0
÷ 10

0
. chọn γ
2
= 10
0

Đặt K =
Lc
Lv'
hệ số tỉ lệ.
 Cần ở vò trí 1 ( ϕ
min
) :
)cos(coscos.cos
)sin(sinsinsin
3min3'minmax
3min3'min
γϕγϕ
γϕγϕ
KLLLR
KLLLH
cvc
cvc
+=+=
−=−=
 Cần ở vò trí 2 ( ϕ
max
) :
H = L
c

(cos γ
1
- Kcos γ
2
)
Ta cân bằng H ở 2 vò trí ϕ
min
và ϕ
max
:
Sinϕ
min
– Ksinγ
3
= cos γ
1
- Kcos γ
2
⇒ K =
32
min
sincos
sincos
1
γγ
ϕγ
−
−
K =
00

00
20sin10cos
40sin8cos
−
−
K = 0,54
Thay vào R
max
= 30 m :
R
max
= L
c
(cos ϕ
min
+ Kcos γ
3
)
⇒ L
c
=
3min
max
cos.cos
γϕ
K
R
+
Trang 29
L

c
=
00
20cos.54,040cos
30
+
L
c
= 23,4 m
Ta chọn L
c
= 23 m .
⇒ L
v’
= K.L
c
= 0,54.23 = 12,42
Ta chọn L
v’
= 12,5 m.
2.3.2 Xác đònh kích thước chiều dài đuôi vòi và giằng.
a> Chiều dài đuôi vòi được xác đònh theo công thức kinh nghiệm :
L
v’’
= (0,3÷0,6)L
v’
= 4,06 (m)
Vậy tổng chiều dài của vòi :
L
v

= L
v’
+ L
v’’
= 16,56 (m).
b> xác đònh chiều dài giằng:
vẽ cần ở 3 vò trí ϕ
min
,

ϕ
max
,

ϕ
tb

gọi C
1
, C
2
,

C
3
là các điểm đầu vòi ở các vò trí ϕ
max
, ϕ
min
,ϕ

tb
. vò trí ϕ
tb
ứng với :
C
1
C
3
= (0,2÷0,3) C
1
C
2

Hình 2.5 : Xác đònh kích thước chiều dài giằng
Từ 3 vò trí đầu cần D
1
, D
2
, D
3
kéo dài đuôi vòi về sau 1 đoạn = a. Điểm mút
cuối tương ứng là E
1
, E
2
, E
3
. Các điểm này cùng nằm trên 1 đường tròn có
tâm là chốt đuôi giằng có bán kính chính bằng đoạn từ chốt đuôi giằng đến
đuôi vòi. Để xác đònh bán kính này, ta vẽ các đường trung trực E

1
E
2
, E
2
E
3
.
giao điểm chính là chốt đuôi giằng. Khoảng cách từ chốt đuôi giằng đến
đuôi vòi là chiều dài giằng.
Từ phép dựng hình, ta xác đònh được Lg = 19,38 (m).
2.4 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ THAY ĐỔI MOMEN CẦN THEO TẦM VỚI.
Trang 30
a
b
Khi cần trục làm việc, hệ cần của cần trục phải nằm ở các vò trí khác nhau,
do đó khoảng cách từ trọng tâm của nó tới chốt đuôi cần cũng thay đổi. Và
sự thay đổi này dẫn đến sự thay đổi momen của hệ cần đối với chốt đuôi
cần.
Để xây dựng đồ thò thay đổi momen của hệ cần thay đổi theo tầm với, ta xét
ở một số vò trí khác nhau của cần. Chọn vò trí tầm với của cần dựa vào hoạ
đồ vò trí, ta tính được M
c
ở các vò trí tần với khác nhau.
cần trục thiết kế, trọng lượng thiết bò cần và trọng lượng đối trọng được
bố trí như hình vẽ:

Hình 2.6: Sơ đồ phân tích lực trên hệ cần.
Trang 31
Để cân bằng thì trọng lượng đối trọng G

đ
phải cân bằng với trọng lượng thiết
bò cần, đối trọng này được bố trí thông qua hệ tay đòn đối trọng.
Gọi G
c
: trọng lượng thiết bò cần.
G
x
: trọng lượng thiết bò vòi.
G
v
= G
v’
+ G
v’’
 G
v’
: đặt tại điểm đầu cần.
 G
v’’
: đặt tại điểm đầu vòi.
G
g
: trong lượng giằng.
2G
g
= G
g
+ G
g

 G
g
: đặt tại điểm đầu giằng.
 G
g
: đặt tại điểm đuôi giằng.
Lực G
g
đặt tại điểm đuôi giằng nên không gây momen đối với chốt đuôi cần.
Còn lực Gg

đặt tại điểm đầu giằng lại được phân tích thành 2 lực, một lực đặt
tại điểm đầu vòi (G
g’’
) và một lực đặt tại đầu cần (G
g’
) :
G
g
= G
g’
+ G
g’’
Việc phân tích này dựa vào phương pháp phân tích lực song song theo tỉ lệ
cánh tay đòn ( sự cân bằng momen).
Hợp lực R =
)(
'''' gv
GG +
tạo ra lực kéo K ở giằng, hợp lực (R +K) là lực N gây

gãy cần. Lực N cách chốt đuôi cần 1 đoạn là f (giá trò dao động quanh gốc A).
khi lực N đi qua điểm A thì f = 0, momen gây ra đối với điểm A do lực N sẽ
bằng 0. Nếu f nằm trên điểm A sẽ mang dấu dương (+), nằm dưới điểm A sẽ
mang dấu âm (-).
Trong quá trình thay đổi tầm với, trọng lïng thiết bò cần sẽ gây ra 1 momen
đối với chốt đuôi cần A:
M
c
(A) = G
c
.L
c
+ (G
g’
+ G
v’
).L
x
± N.f
Gọi X
1
: khoảng cách theo phương thẳng đứng từ đuôi vòi đến điểm đầu cần.
X
2
: khoảng cách theo phương thẳng đứng từ đầu vòi đến điểm đầu cần.
X
3
: khoảng cách từ điểm đầu cần đến thanh giằng.
Dựa vào hoạ đồ vò trí ta xác đònh được các cánh tay đòn và các phương trình
cân bằng momen ta tính được các lực G

v’
, G
v’’
, G
g’
, G
g’’
, R, K, N.
Giá trò M
c
luôn thay đổi từ R
min
÷ R
max
. Xác đònh M
c
tại 6 vò trí khi cần nghiêng
từ ϕ
max
= 80
0
÷ ϕ
min
= 40
0
.
Lập hoạ đồ vò trí cho cần ứng với các góc nghiêng của cần, ta có bảng giá trò
sau:
Trang 32
Bảng2.1 Bảng xác đònh giá trò M

c
Vò trí I II III IV V VI
X
1
(mm) 6246 5662 5057 3995 2849 1744
X
2
(mm) 3108 2887 2647 2210 1720 1236
X
3
(mm) 3139 2775 2410 1729 1128 508
f(mm) 418 241 474 285 -993 -1367
L
C
(mm) 6885 6259 5585 4421 3330 2520
L
X
(mm) 16879 15405 13810 11051 8381 6276
G
V’
(KG) 5809 5762 5710 5601 5424 5091
G
v’’
(KG) 2891 2938 2989 3098 3275 3608
G
g’
(KG) 503 486 469 418 370 255
G
g’’
(KG) 997 1013 1030 1019 1129 1244

R(KG) 13235 11200 9903 8531 7305 5792
K(KG) 5306 5276 5241 5192 5054 4836
N(KG) 18541 16476 15144 13723 12359 10628
Mc(KGm
)
89160 97658 104706 121521 127217 136566
Hình 2.7: Đồ thò thay đổi momen hệ cần theo tầm với
2.5 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ MOMEN ĐỐI TRỌNG THEO TẦM VỚI
Trọng lượng của đối trọng đối với vò trí trung bình từ điều kiện cân bằng
momen của cần và momen đối trọng:
Trang 33
M
c
= M
đ
Xét tương quan với M
c
thì momen đối trọng lấy đối với chốt đuôi cần được tính:
M
đ
= G
đ
.
b
al
d
.
Từ

điều kiện cân bằng momen hệ cần và momen đối trọng tại vò trí trung bình

ta có : G
đ
=
==
55,4.72,3
02,2.104706
.
.
al
bMc
d
=12496 KG
Với a, b, l
đ
là các cánh tay đòn xác đònh dựa vào hoạ đồ vò trí.
Ta chọn G
đ
= 12500 KG
Cũng tương tự như khi xác đònh momen do hệ cần, ta xác đònh momen do đối
trọng bằng cách lập họa đồ vò trí cho cần ở các góc nghiêng tương ứng để xác
đònh các cánh tay đòn a, b, l
d
.
Vẽ hoạ đồ vò trí cần ở các vò trí tương ứng từ R
min
÷ R
max
sao cho tại vò trí trung
gian có M
c

= M
đ
.
Hình 2.8: hoạ đồ vò trí hệ tay đòn đối trọng
Bảng 2.2 Bảng xác đònh giá trò M
đ
Vò trí I II III IV V VI
l
đ
(m) 4,12 4,02 3,72 3,12 2,13 2,10
a (m) 3,03 3,93 4,55 4,9 5 4,86
b (m) 1,87 2,01 2,02 1,85 1,41 0,97
M
đ
(KGm) 83446 98250 104740 103297 114415 131521
Trang 34
∆
Hình 2.9: Đồ thò thay đổi momen đối trọng theo tầm với
2.6 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ KHÔNG CÂN BẰNG CẦN.
Gọi ∆M: Momen mất cân bằng do trọng lïng thiết bò cần và đối trọng
∆M = M
c
– M
đ
Ta có ∆M ở 6 vò trí với các giá trò được tính cho trong bảng sau:
Bảng 2.3 Bảng xác đònh giá trò ∆M
Vò trí I II III IV V VI
Mc(KGm) 89160 97658 104706 121521 127217 136566
M
đ

(KGm) 83446 98250 104740 103297 114415 131521
∆M (KGm) 5714 -592 -34 18224 12802 5045
Dựa vào kết quả đã tính toán, ta vẽ các đồ thò momen không cân bằng cần:
Hình 2.10: Đồ thò momen không cân bằng cần.
2.7 XÂY DỰNG QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA HÀNG.
Quỹ đạo chuyển động của hàng cũng chính là quỹ đạo chuyển động ngang của
điểm đầu vòi. Cần trục thiết kế là cần cân bằng dùng vòi. Khi thay đổi tầm với,
hàng không di chuyển tuyệt đối theo phương ngang mà có độ nhấp nhô. Ta xác
đònh quỹ đạo chuyển động ngang của hàng dựa vào hoạ đồ vò trí căn cứ vào
Trang 35
ϕ
yếu tố đó là chiều dài của cần, vòi, giằng là không đổi trong suốt quá trình thay
đổi tầm với
Bảng 2.4
Vò trí I II III IV V VI
R (m) 7 15,38 21,23 24.15 27.02 30
y (m) 0 25 0 -46 -17 0

Hình 2.11 :Quỹ đạo chuyển động ngang điểm đầu vòi.
2.8 XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ MOMEN MẤT CÂN BẰNG DO HÀNG.
Xác đònh biểu đồ quỹ đạo chuyển động của hàng. Biểu đồ này dựa vào họa đồ
vò trí của cần xác đònh được độ nhấp nhô của hàng so với phương ngang y.
Momen mất cân bằng do hàng được xác đònh:
M
A
= Q.
ϕ
d
dy
* cách vi phân đồ thò :

- Dựng hệ trục vi phân dưới dạng hệ trục nguyên hàm Y(ϕ).
- Chọn cực vi phân đồ thò H (OH = 1 đơn vò).
- Chia đều trục hoành.
- Từ các điểm chia cắt đường cong nguyên hàm ta kẻ các tiếp tuyến với
đường cong Y(ϕ).
- Từ cực H kẻ các đường song song với tiếp tuyến tương ứng cắt trục oy’ ở
các điểm, từ các điểm này dóng các đường song song trục hoành cắt các
đường thẳng đứng tại các điểm vi phân cần tìm.
Ta có đồ thò vi phân :
Trang 36