Thiết kế cần trục chân đế dạng cổng sức nâng q = 36t

ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
KẾT CẤU THÉP CẦN TRỤC Ơ TƠ
TẢI TRỌNG Q = 10T
I- Giới thiệu chung
ết cấu thép của máy trục là một nhân tố quan trọng trong hoạt động lâu dài
ở ngoài trời: chụi tải trọng gió, bảo và các tải trọng khác. Kết cấu thép là
phần chụi tải để các cơ cấu maý làm việc bình thường.
K
Trong các máy trục, kết cấu kim loại chiếm 1 phần kim loai rất lớn. Khối lượng
kim loại dùng cho kết cấu cần chiếm 60% - 80% khối lượng toàn bộ máy trục. Vì
thế việc chọn kết cấu cần thích hợp cho kết cấu cần để sử dụng một cách kinh tế
là quan trọng nhất.
Kết cấu cần của máy trục thường sử dụng thép đònh hình như thép ống, thép gốc
hay thép tấm được nối với nhau bằng hàn hay đinh tán. Các loại thép này được
chế tao bằng thép cacbon, thép hợp kim thấp hay bằng hợp kim nhôm.
Giới thiệu về kết cấu thép cần trục thiết kế
Kết cấu cần gồm 1 tay cần cơ bản được liên kết với cần trục qua 2 khớp bản lề.
Tay cần lúc nào cũng nằm trên cần trục ngay cả khi di chuyển. Còn những đoạn
tay cầm còn lại sẽ nằm bên ngoài và khi cần dùng trong những phạm vi khác
nhau thì sẻ dung các đoạn cần đó. Các đoạn tay cần này được nối với tay cần cơ
bản bằng các chốt.
Do kết cấu tay cần như vậy nên cần có thêm một thiết bò để gắn các cụm puly, vò
trí treo cáp nâng cần và đồng thời chòu 1 phần lực tác dụng lên các thanh bụng.
Việc nghiên cứu tính toán ứng dụng kết cấu thép của máy có liên quan đến các
ngành khoa học khác như: sức bền vật liệu, cơ học lý thuyết, công nghệ hàn….
mặt khác kết cấu thép là phần chiếm nhiều kim loại nhất trong toàn bộ máy trục,
vì thế để có khối lượng máy trục hợp lý cần phải thiết kế vả tính toán phần kim
loại của nó.
Ngoài việc đảm bảo độ bền khi làm việc, kết cấu kim loại phải dễ gia công, chế
tạo, đẹp và có giá thành tương đối, dễ bảo quản sửa chữa.
Tuy em đã cố gắng hết sức vận dụng các kiến thức trong quá trính học tập vào

tính toán và thiết kế, song vẫn không thể nào tránh được những sai sót. Qua
đề tài này đã giúp em kiểm tra và vận dụng kiến thức đã học vào trong thực tế.
Đồng thời qua đó giúp em ôn lại kiến thức đã học.
Nhân nay, em xin gởi lời cám ơn đến quý thầy cô trong khoa Cơ Khí, bạn bè,
đặt biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Danh Chấn trong khoa đã giúp
đỡ em thực hiện đề tài này.
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
II- Hình thức kết cấu, vật liệu và phương pháp tính
Cần trục ơ tơ là loại cần trục thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần. Cần là
một dàn có trục thẳng, tiết diện thay đổi theo chiều dài cần. Phần dưới của cần
đặt trên bản lế cố đònh, trên phần quay của cần trục bánh xích. Đầu trên nối với
palang thay đổi tầm với. Vì thế cần được xem như 1 thanh đặt trên 2 bản lề.
Đối với cần trục chòu tải trọng lớn cần được chế tạo kiểu dàn với tiết diện ngang
là 1 tứ giác. Thanh biên các tứ giác đó làm bằng thép góc hoặc thép ống. Để giảm
nhẹ trọng lượng, cần được chế tạo theo kiểu dàn độ cứng thay đổi và tiết diện
ngang của cần thay đổi theo chiều dài cần.
Ta tính kết cấu kim loại máy trục theo phương pháp ứng suất cho phép:
[ ]
σσ
≤
=
n
c
σ
Trong đó:
σ
: ứng suất do tải trọng tiêu chuẩn sinh ra trong cấu kiện.

[ ]
σ
: ứng suất cho phép.

c
σ
: ứng suất chảy của vật liệu thép.

n
: hệ số an toàn.
Hiện nay,
người ta đề ra phương pháp tính mới về độ bền kết cấu kim loại máy trục. Có xét
sự làm việc thực tế của của vật liệu ở ngoài giới hạn đàn hồi, thường là phương
pháp tính theo trạng thái giới hạn hay tải trọng phá hoại.
Theo phương pháp tính này KCKL không đặt trong trạng thái làm việc mà đặt
trong trạng thái giới hạn, tức là trong trạng thái mất khả năng chòu tải, không
thể làm việc bình thường được nữa, hoặc do biến dạng phát sinh các vết nứt quá
mức. Chính vì thế nên kết quả tính theo phương pháp này tiết kiệm hơn phương
pháp ứng suất cho phép. Tuy vậy, đối với 1 số kết cấu tính theo trạng thái giới hạn
đôi khi đưa đến những biến dạng quá lớn, vượt quá mức độ cho phép. Do đó,
trong phương pháp tính này người ta đặt biệt chú trọng đến biến dạng, chưa hoàn
thiện để tính KCKL của tất cả các loại máy trục. Vì thế, chúng ta chủ yếu tính
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
ST
T
Cơ tính vật liệu Kí hiệu Trò số Đơn vò
1 Môđun đàn hồi E 2,1.10
6
kG/cm
2

2 Môđun đàn hồi trượt G 0,84.10
6
kG/cm
2
3 Giới hạn chảy
σ
ch
2400
÷
2800 kG/cm
2
4 Giới hạn bền
σ
b
3800
÷
4700 kG/cm
2
5 Độ giãn dài khi đứt
ε
21 %
6 Khối lượng riêng
γ
7,83 T/m
3
7 Độ dai va đập a
k
70 J/cm
2
2

B
0
h
0
L
h
B
ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
theo phương pháp ứng suất cho phép vì phương pháp này đã phát triển khá lâu và
hoàn chỉnh.
Các thông số cơ bản của kết cấu thép cần: với chiều dài cần L = 9,6m.
Trong mặt phẳng nâng hàng
 Chiều cao tiết diên ở giữa cần:
( )
mLh 48,032,06.9
30
1
20
1
30
1
20
1
÷=







÷=






÷=
. Lấy h = 0.4m.
 Chiều cao tiết diện cần ở đầu cần và đuôi cần có kích thước:

( )
mh 3,019,0
0
÷=
. Lấy 0,2m.
Trong mặt phẳng nằm ngang
 Chiều rộng mặt cắt ngang ở giữa cần:
( ) ( ) ( )
mhB 6.04,04,05,115,11 ÷=÷=÷=
. Lấy B = 0,5m.
 Chiều rộng mặt cắt tại gối tựa ở đuôi cần:
( )
mLB 96.064.06.9
15
1
10
1
15
1

10
1
0
÷=






÷=






÷=
. Lấy B
0
= 0,9m.
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
3
ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
Xác đònh vò trí tính toán :
Căn cứ vào biểu đồ sức nâng của máy mẫu tương ứng ta xác đònh được vò trí
tính toán:
Thông số
Vò trí
Q (T) R (m)

α
(
°
)
δ
(
°
)
γ
(
°
)
Max 2,5 10 26
0
15
0
15
0
Tb 4 7 54
0
38
0
38
0
Min 10 4 74
0
56
0
56
0

III- Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng:
Khi tính thiết kế kết cấu kim loại máy trục của cần trục người ta tính toán theo
3 trường hợp sau:
 Trường hợp tải trọng I:
Các tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên máy trục ở trạng thái làm việc bình
thường như: trọng lượng hàng đúng tiêu chuẩn, mở máy và hãm êm, áp lực
gió trung bình khi máy làm việc, trạng thái mặt đường tiêu chuẩn. Trên cơ sở
các tải trọng đó có thể tiến hành tính toán theo độ bền và độ bền mỏi.
 Trường hợp tải trọng II:
Các tải trọng lớn nhất phát sinh khi máy trục làm việc ở chế độ chòu tải nặng
nhất và làm việc với trọng lượng vật nâng đúng tiêu chuẩn. Các tải trọng cực
đại ở trạng thái làm việc có thể tạo nên sức cản tónh cực đại, mở máy và hãm
đột ngột có thể tạo nên các lực quán tính cực đại, lực gió cực đại ở trạng thái
làm việc, trạng thái mặt đường bất lợi cho sự di chuyển của cần trục và độ dốc
cực đại. Căn cứ vào các tải trọng đó đẻ tính độ bền của các bộ phận kết cấu.
 Trường hợp tải trọng III:
Máy trục không làm việc nhưng chòu tác dụng của các tải trọng phát sinh lớn
nhất ví dụ: trọng lượng bản thân, trọng lượng gió (bão), trường hợp này dùng
để kiểm tra kết cấu theo độ, bền độ ổn đònh.
Ở trạng thái làm việc của cần trục người ta tổ hợp các tải trọng tác dụng lên
máy trục và chia ra thành các tổ hợp tải trọng sau:
Tổ hợp Ia, IIa: tương ứng với trạng thái cần trục làm việc, cần trục đứng yên
chỉ có một cơ cấu nâng làm việc, tính toán khi khởi động (hoặc hãm) cơ cấu
nâng hàng, khởi động một cách từ từ tính cho Ia; khởi động (hãm) một cách
đột ngột tính cho tổ hợp IIa.
Tổ hợp Ib, IIb: máy trục di chuyển có mang hàng đồng thời lại có thêm một cơ
cấu khác đang hoạt động (di chuyển xe con, di chuyển xe tời, quay, thay đổi
tầm với), tiến hành khởi động (hoặc hãm) cơ cấu đó một cách từ từ tính cho tổ
hợp Ib; độ ngột IIb.
Nguyễn Thành Nghĩa Trang

4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
Kết cấu kim loại của cần chòu tải trọng nặng nề nhất tương đương với tập hợp
tải trọng IIa. Khi cần trục đứng yên tiến hành nâng hàng từ mặt nền ở vò trí
bất lợi nhất và tiến hành hãm hàng khi nâng phối hợp với chuyển động quay
(các tải trọng tính gồm có: tải trọng không di động tính, tải trọng tạm thời tính
khi treo trọng tải lớn nhất ở tầm với lớn nhất, lực quán tính ngang, tải trọng
gió ở trạng thái làm việc). Do đó ta sử dụng trường hợp tải trọng IIa để tính
kết cấu kim loại của cần.
Tổ hợp tải trọng và các trường hợp tính toán
Theo yêu cầu thiết kế cần trục về đôï bền và đôï ổn đònh, do vậy ta tính cho loại
cần trục di chuyển bánh xích ứng với trường hợp tải trọng IIa và IIb.
Tổ hợp tải trọng IIa: tương ứng khi cần trục đứng yên, tiến hành nâng hàng,
hạ một cách đột ngột. Tổ hợp tải trọng IIb : cần trục di chuyển có mang hàng,
hãm một cách đột ngột.
Bảng tải trọng tính toán:
Loại tải trọng Các trường hợp tải trọng
IIa IIb III
Trọng lượng bản thân cần, có tính đến
Hệ số va đập
d
k
c
G
dc
kG *
c
G
Trọng lượng hàng Q (kể cả thiết bò mang
hàng) tính đến hệ số động khi nâng

II
ψ
IIh
Q
ψ
*
dh
kQ *
……
Lực căng trong cáp treo hàng
h
S
h
S
……
Lực quán tính ngang do trong lượng kết
cấu
xuất hiện khi mở máy hoặc phanh cơ cấu
……
h
G
……
Lực quán tính ngang do trọng lượng hàng
cùng thiết bò mang
……
ng
P
……
Tải trọng gió tác dụng lên kết cấu
I

g
P
II
g
P
III
g
P
IV- Các tải trọng tính toán
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
5
R
H
S
h
A
q
c
Q= Q + G
m
G
c
R
V
B
a
0
S
c
W

h
G
ng
W
gi
R
N
R
ng
R
ng
C
D
q
ng
q
gi
P
ng
ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
IV-1: Trường hợp tải trọng IIa
Khi tính kết cấu kim loại cần của cần trục cần biết tất cả các loại tải trọng tác
dụng lên nó như: tải trọng không di động, tải trọng tạm thời, lực quán tính, tải
trọng gió, đồng thời lực trong dây cáp treo vật và dây cáp treo cần.
1-Trong mặt phẳng nâng hạ
Vì đây là loại cần lớn tải trọng do trọng lượng bản thân cần được xem như
phân bố dọc theo chiều dài của cần, theo công thức (8.48) [1]:
G
c
= q

c
*L
Trong đó:
G
c
: trọng lượng cần.Chọn sơ bộ G
c
= 1,85T
L: chiều dài cần (L = 9.6m).
q
c
: tải trọng phân bố, theo công thức 5.4 [1]:
q
c
= k
1
*q
q: tải trọng không di động phân bố dọc theo chiều dài của kết cấu.
k
1
: hệ số điều chỉnh kể đến các hiện tượng va đập khi di chuyển máy trục. Vì
vận tốc di chuyển của máy v < 60 m/ph nên lấy k
1
= 1.

⇒
G
c
= q
c

*L

7,192/1927,0
6,9
85,1
====⇒ mT
L
G
q
c
c
kG/m
Tải trọng tạm thời Q gồm trọng lượng vật nâng Q
0
và bộ phận mang vật G
m
,
theo công thức (8.49) [1]: Q = Q
0
+G
m
. Tải trọng này đặt ở điểm nối của các
puly (ròng rọc) đầu cần. Khi nâng và hạ sinh ra các tải trọng quán tính, vì thế
tải trọng tạm thời được xác đònh theo công thức (8.50) [1]:
Q =
II
ψ
*(Q
0
+ G

m
)
Trong đó:
II
ψ
: hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chế độ làm việc của máy trục. Vì máy trục
làm việc ở chế độ làm việc trung bình
⇒

II
ψ
= 1,2.
Q
0
: trọng lượng vật nâng.
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
6
Q
G
c
R
H
S
h
c
S
c
R
v
A

2
2
2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
G
m
: trọng lượng bộ phận mang vật. Chọn sơ bộ trọng lượng của bộ phận
mang vật G
m
= 135 kG
Ở tầm với lớn nhất R
max
= 10m tương ứng sức nâng Q = 2,5T

⇒
Q = 1,2*(2,5+0,135) = 3,162T=3162 kG
Ở tầm với lớn trung bình R
tb
= 7m tương ứng sức nâng Q = 4T

⇒
Q = 1,2*(4+0,135) = 4,962T=4962 kG
Ở tầm với nhỏ nhất R
min
= 4m tương ứng sức nâng Q = 10T:
⇒ Q = 1,2*(10+0,135) = 12,162T = 12162 kG
Lực căng trong dây cáp nâng hàng xác đònh theo công thức (8.55) [1]:

P
h

a
Q
S
η
*
=
Trong đó:
Q: tải trọng tạm thời tính.
a: bội suất palăng (a = 8).
a
p
: hiệu suất palăng.
( ) ( )
.9,0
97,018
97,01
1
1
8
=
−
−
=
−
−
=
η
η
η
a

a
p
Vậy: Lực căng trong dây cáp nâng hàng:
Ở tầm với lớn nhất: Q = 3162 kG
⇒

439
9,0.8
3162
==
h
S
kG
Ở tầm với trung bình: Q = 4962 kG
⇒

689
9,0.8
4962
==
h
S
kG
Ở tầm với nhỏ nhất: Q = 12162 kG
⇒

1689
9,0.8
12162
==

h
S
kG
Lực căng trong dây cáp nâng hàng đặt theo phương dây cáp nâng hàng ở
các ròng rọc đầu cần và ròng rọc dẫn hướng.
Các phản lực gối tựa cần xác đònh theo điều kiện cân bằng và đặt ở điểm
nối palăng hay puly treo cần.
Khi đặt các tải trọng tính toán lên cần trong mặt phẳng nâng hạ(mặt phẳng
thẳng đứng) ta phải chia đôi các tải trọng vì ta chỉ tính cho 1 mặt dàn. Vậy các
tải trọng tác dụng lên 1 bên dàn trong mặt phẳng đứng là:
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
7
ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
Với b,c đã được xác đònh trong cơ cấu
thay đổi tầm với (theo phương pháp hình học)
Ở tầm với lớn nhất: c=1,92 m,
8964
92,1
92,1*
2
439
26cos*6,9*
2
3162
26cos*
2
6,9
*
2
1850

=
−+
=
oo
c
S
kG
Ở tầm với trung bình:c=2,69 m
5830
69,2
69,2*
2
689
54cos*6,9*
2
4962
54cos*
2
6,9
*
2
1850
=
−+
=
oo
c
S
kG
Ở tầm với nhỏ nhất: c=3 m

4927
3
3*
2
1689
74cos*6,9*
2
12162
74cos*
2
6,9
*
2
1850
=
−+
=
oo
c
S
kG
( )
0)cos(*cos*
2
0 =+=⇔=
∑
γγ
c
h
H

S
S
RX
R
max

8870)8964
2
439
(15cos
0
=+=⇔
H
R
kG
R
tb

4865)5830
2
689
(38cos
0
=+=⇔
H
R
kG
R
min

3227)4927
2
1689
(56cos
0
=+=⇔
H
R
kG
0)
2
(sin
22
0 =+++=⇔=
∑
c
hC
V
S
SG
Q
RY
γ
R
max

4883)8964
2
439
(15sin

2
1850
2
3162
0
=+++=⇔
V
R
kG
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
8
c
c
S
L
QL
G
S
c
S
cSL
QL
G
M
hC
c
h
c
C
A

*
2
cos**
2
cos*
2
*
2
0*
2
*cos**
2
cos*
2
*
2
0
−+
=⇔
=++−−⇔=Σ
αα
αα
W
h
G
ng
W
gi
R
N

R
ng
R
ng
R
H
S
h
A
C
D
q
ng
q
c
Q= Q + G
m
G
c
R
V
B
q
gi
P
ng
a
0
S
c

ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
R
tb

7207)5830
2
689
(38sin
2
1850
2
4962
=+++=⇔
V
R
kG
R
min
11790)4927
2
1689
(56sin
2
1850
2
12162
=+++=⇔
V
R
kG

Phản lực ở đuôi cần:
22
VH
RRR +=

R
max

22
48838870 +=⇔ R
=10125 kG
R
tb

22
72074865 +=⇔ R
=8696 kG
R
min

22
117903227 +=⇔ R
=12223.6 kG
2-Trong mặt phẳng nằm ngang
Trong mặt phẳng nằm ngang, cần chỉ chiu tác dung của tải trọng gió, nội lực
sinh ra trong các thanh của cần ở tổ hợp IIa này không lớn bằng nội lực sinh
ra trong tổ hợp IIb. Do đó ta không cần xác đònh nội lực trong các thanh trong
trường hợp này.
IV-2: Trường hợp tải trọng IIb
1-Trong mặt phẳng nâng hạ

Vì đây là loại cần lớn tải trọng do trọng lượng bản thân cần được xem như
phân bố dọc theo chiều dài của cần, theo công thức (8.48) [1]:
G
c
= q
c
*L
Trong đó:
G
c
: trọng lượng cần có tính đến hệ số va đập k
đ
. Lấy k
đ
= 1,2.
Chọn sơ bộ G
c
= 1,85*1,2 = 2.22T
L: chiều dài cần (L = 9,6m).
q
c
: tải trọng phân bố, theo công thức 5.4 [1]:
q
c
= k
1
*q
q: tải trọng không di động phân bố dọc theo chiều dài của kết cấu.
k
1

: hệ số điều chỉnh kể đến các hiện tượng va đập khi di chuyển máy trục. Vì
vận tốc di chuyển của máy v < 60 m/ph nên lấy k
1
= 1.
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
9
ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn

⇒
G
c
= q
c
*L

mNmT
L
G
q
c
c
/230/23,0
6,9
22,2
====⇒
Tải trọng tạm thời Q gồm trọng lượng vật nâng Q
0
và bộ phận mang vật G
m
,

theo công thức (8.49) [1]: Q = Q
0
+G
m
. Tải trọng này đặt ở điểm nối của các
puly (ròng rọc) đầu cần. Khi nâng và hạ sinh ra các tải trọng quán tính, vì thế
tải trọng tạm thời được xác đònh theo công thức (8.50) [1]:
Q = k
đ
*(Q
0
+ G
m
)
Trong đó:
Q
0
: trọng lượng vật nâng.
G
m
: trọng lượng bộ phận mang vật. Chọn sơ bộ trọng lượng của bộ phận
mang vật . Chọn G
m
= kG
Ở tầm với lớn nhất R
max
= 10m tương ứng sức nâng Q = 2,5T

⇒
Q = 1,2*(2,5+0,135) = 3162kG

Ở tầm với lớn trung bình R
tb
= 7m tương ứng sức nâng Q = 4T

⇒
Q = 1,2*(4+0,135) = 4,962T=4962kG
Ở tầm với nhỏ nhất R
min
= 4m tương ứng sức nâng Q = 10T:
⇒ Q = 1,2*(10 + 0,135) = 12,162T = 12162 kG
Lực căng trong dây cáp nâng hàng xác đònh theo công thức (8.55) [1]:

P
h
a
Q
S
η
*
=
Trong đó:
Q: tải trọng tạm thời tính.
a: bội suất palăng (a = 8).
a
p
: hiệu suất palăng.
( ) ( )
.9,0
97,018
97,01

1
1
8
=
−
−
=
−
−
=
η
η
η
a
a
p
Vậy: Lực căng trong dây cáp nâng hàng:
Ở tầm với lớn nhất: Q = 3162 kG
⇒

439
9,0.8
3162
==
h
S
kG
Ở tầm với trung bình: Q = 4962 kG
⇒

689
9,0.8
4962
==
h
S
kG
Ở tầm với nhỏ nhất: Q = 12162 kG
⇒

1689
9,0.8
12162
==
h
S
kG
Lực căng trong dây cáp nâng hàng đặt theo phương dây cáp nâng hàng ở
các ròng rọc đầu cần và ròng rọc dẫn hướng.
Các phản lực gối tựa cần xác đònh theo điều kiện cân bằng và đặt ở điểm
nối palăng hay puly treo cần.
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
10
ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
Khi đặt các tải trọng tính toán lên cần trong mặt phẳng nâng hạ(mặt phẳng
thẳng đứng) ta phải chia đôi các tải trọng vì ta chỉ tính cho 1 mặt dàn. Vậy các
tải trọng tác dụng lên 1 bên dàn trong mặt phẳng đứng là:

c
c

S
L
QL
G
S
c
S
cSL
QL
G
M
hC
c
h
c
C
A
*
2
cos**
2
cos*
2
*
2
0*
2
*cos**
2
cos*

2
*
2
0
−+
=⇔
=++−−⇔=Σ
αα
αα
Với b,c đã được xác đònh trong cơ cấu
thay đổi tầm với (theo phương pháp hình học)
Ở tầm với lớn nhất: c=1,92 m
9379
92,1
92,1*
2
439
26cos*6,9*
2
3162
26cos*
2
6,9
*
2
2200
=
−+
=
oo

c
S
kG
Ở tầm với trung bình:c=2,69 mss
6024
69,2
69,2*
2
689
54cos*6,9*
2
4962
54cos*
2
6,9
*
2
2220
=
−+
=
oo
c
S
kG
Ở tầm với nhỏ nhất:c=3m
5008
3
3*
2

1689
74cos*6,9*
2
12162
74cos*
2
6,9
*
2
2220
=
−+
=
oo
c
S
kG

0)
2
(*cos0 =+=⇔=
∑
c
h
H
S
S
RX
γ
R

max

92719379
2
439
15cos =






+=⇔
H
R
kG
R
tb

50186024
2
689
38cos =






+=⇔

tb
R
kG
R
min

32725008
2
1689
56cos
min
=






+=⇔ R
kG
γ
sin
222
0







+++=⇔=
∑
c
hC
V
S
SG
Q
RY
R
max

517515sin9379
2
439
1110
2
3163
=






+++=⇔
V
R
kG
R

tb

751238sin6024
2
689
1110
2
4962
=






+++=⇔
V
R
kG
R
min
1204356sin5008
2
1689
1110
2
12162
=







+++=⇔
V
R
kG
Phản lực ở đuôi cần:
22
VH
RRR +=

R
max

1061751759271
22
=+=⇔ R
kG
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
11
ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
R
tb

903475125018
22
=+=⇔ R
kG

R
min

12479120433272
22
=+=⇔ R
kG
2-Trong m ặ t ph ẳ ng n ằ m ngang
Tải trọng gió ở trạng thái làm việc và không làm việc đặt phân bố đều ở các
mắt của dàn ngang. Tải trọng gió phân bố đều p
g
, theo công thức (1.11) [9]:
p
g
= q
o
*n*c*
γ
*
β
Trong đó:
q
o
: áp lực động của gió ở độ cao 10m so với mặt đất, đối với:
Trạng thái làm việc: q
o
= 15 kG/m
2
.
Trạng thái không làm việc: q

o
= (28
÷
100) kG/m
2
. Chọn q
o
= 40 kG/m
2
n: hệ số điều chỉnh tăng áp lực phụ thuộc vào độ cao so với mặt đất, tra bảng
1.6 [9] chọn n = 1,0
c: hệ số khí động học, tra bảng 1.7 [9] chọn c = 1,4.
c
: hệ số quá tải (tính theo phương pháp ứng suất cho phép
:
= 1).

: hệ số động lực, do đặc tính mạch động của áp suất động của gió. Khi tính
những chi tiết máy trục theo độ bền chắc:
n
= 1
Ởû trạng thái làm việc:
p
g
= 15*1*1,4*1*1 =21 kG/m
2
.
Ở trạng thái không làm việc:
p
g

=40*1*1,4*1*1 = 56 kG/m
2
.
Toàn bộ tải trọng gió tác dụng lên cần, công thức (1.12) [1]:
P
g
= p
g
*F
c

F
c
: diện tích chắn gió của cần. F
c
= k
c
*F
b
F
b
: diện tích hình bao của kết cấu.k
c
: hệ số độ kín của kết cấu.
Chọn: k
c
= 0,4.
F
c
= 3,84 m

2

Do đó toàn bộ tải trọng gió tác dụng lên cần:
Ở trạng thái làm việc:

c
g
P
= 21*0,4*3,84 = 32,25 kG
Ở trạng thái không làm việc:

c
g
P
= 56*0,4*3,84 = 86,02 Kg
Tải trọng gió phân bố đều trên mắt của dàn:
Ở trạng thái làm việc:

36,3
6,9
25,32
15
===
c
g
c
g
P
q
kG/m

Ở trạng thái không làm việc:

96,8
6,9
02,86
15
===
c
g
c
g
P
q
kG/m
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
12
ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
Tải trọng gió tác dụng lên hàng, theo công thức (1.16) [9]:

h
g
P
= p
g
*F
h
Trong đó:
p
g
:tải trọng gió phân bố đều trên hàng bằng tải trọng gió tác dụng cần ở trạng

thái làm việc.
F
h
: diện tích mặt chòu gió của hàng, theo bảng 1.8 [1]:
R
max
: Q = 2,5T
⇒
F
h
= 4m
2

( ) ( )
( ) ( )
0si n54si n54sinsi n
0cos54c os54c oscos
810
0
8 9
0
87'87
8 10
0
8 9
0
8 7'87
=−+++−+−=∑
=+++−−−=∑
PNNNNY

NNNNX
αααα
αααα

h
g
P
= 21*4 = 84 kG
R
tb
: Q = 4T
⇒
F
h
= 5,6m
2

⇒


h
g
P
= 21*5,6 = 117,6 kG
R
min
: Q = 10T
⇒
F
h

= 10m
2

⇒

h
g
P
= 21*10 = 210 kG
Các tải trọng ngang tác dụng trong mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng treo
hàng gồm có: tải trọng gió, tải trọng do quán tính ( tiếp tuyến) khi quay cần
trục và các thành phần nằm ngang của tất cả các tải trọng khi cần trục
nghiêng. Tải trọng ngang (gió, quán tính) coi là tải trọng phân bố theo chiều
dài cần (q
g
,q
qt
) hợp thành lực q.
Lực quán tính ngang do trọng lượng của kết cấu xuất hiện khi mở máy hay khi
phanh cơ cấu quay. Các lực này lấy bằng 0,1 của các tải trọng thẳng đứng
(không kể đến hệ số k
1
), công thức (8.53) [1]:
G
ng
= 0,1*G
C
= 0,1*2,22 = 0,222 T = 222 kG
Vì đây là loại cần lớn nên lực quán tính ngang phân bố dọc theo chiều dài cần
hay là đặt vào các mắt của dàn ngang:

125,23
6,9
222
===
l
G
q
ng
ng
kG/m
Lực quán tính ngang do trọng lượng của vật nâng và bộ phận mang vật cũng
xuất hiện khi mở máy hay khi phanh cơ cấu quay. Lực này bằng 0,1 trọng
lượng của vật nâng và bộ phận mang vật và đặt ở điểm nối các ròng rọc đầu
cần theo công thức (8.54) [1]:
P
ng
= 0,1(Q
0
+ G
m
)
Ở tầm với lớn nhất R
max
: P
ng
= 0,1*(2,5 + 0,135) = 0,263T = 263 kG
Ở tầm với trung bình R
tb
:P

ng
= 0,1*(4 + 0,135) = 0,413T = 413 kG
Ở tầm với nhỏ nhất R
min
:P
ng
= 0,1*(10 + 0,135) = 1,013T = 1013 kG

Nguyễn Thành Nghĩa Trang
13
q
P
g
ng
P
g
h
ng
q
h
g
P
ng
P
q = q + q
gng
M
ng
C
C

ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
Moment uốn theo phương ngang lớn nhất tại gối tựa đuôi cần (M
ng
). Moment
này làm phát sinh phản lực tựa theo phương ngang R
n
là một cặp lực:

( )
LPP
Lq
M
h
gngng
*
2
*
2
++=
Khi đặt các tải trọng tính toán lên cần trong mặt phẳng nâng hạ(mặt phẳng
thẳng đứng) ta phải chia đôi các tải trọng vì ta chỉ tính cho 1 mặt dàn. Vậy các
tải trọng tác dụng lên 1 bên dàn trong mặt phẳng đứng là:
Trong đó:
48,26125,2336,3 =+=+=
ngg
qqq
kG/m
Ở tầm với lớn nhất: P
ng
= 1000 kG ;

h
g
P
= 462 kG
L = 15m
⇒

( )
2275
2
6,9
*84263
4
6,9*48,26
2
=++=
ng
M
kGm
Ở tầm với trung bình: P
ng
= 1500 kG ;
h
g
P
= 646,8 kG
L = 15m
⇒

( )

3157
2
15
*6,117413
4
6,9*48,26
2
=++=
ng
M
kGm
Ở tầm với nhỏ nhất: P
ng
= 4000 kG ;
h
g
P
= 1039,5 kG
L = 15m
⇒

( )
6480
2
15
*2101013
4
6,9*48,26
2
=++=

ng
M
kGm
Phản lực gối tựa:
o
ng
n
B
M
R ±=
.
Với B
0
là khoảng cách giữa 2 gối trong mặt phẳng nằm ngang. B
0
= 1,2m.
R
max
:
7,2843±=⇒
n
R
kG
R
tb
:
2,3946±=⇒
n
R
kG

R
min
:
8100±=⇒
n
R
kG
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
14
ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn
V- Xác đònh nội lực các thanh trong dàn
Để tính dàn được đơn giản ta thừa nhận giả thiết sau:
Mắt của dàn phải nằm tại giao điểm của các trục thanh và được xem là khớp
lý tưởng.
Tải trọng chỉ tác dụng tại mắt của dàn.
Trọng lượng bản thân của thanh không đáng kể so với tải trọng tác dụng lên
dàn.
Từ các giả thiết trên ta thấy các thanh trong dàn chỉ chòu lực kéo hoặc nén
nghóa là chòu lực dọc trục mà không có mômen uốn.
Giao điểm của các thanh trong dàn gọi là mắt. Khoảng cách giữa các mắt
thuộc cùng một đường biên gọi là đốt. Thanh tạo thành chu vi của dàn ở phía
trên gọi là thanh biên trên, ở phía dưới gọi là thanh biên dưới. Ngoài ra còn có
các thanh giằng chéo.
V-1:Tính nội lực trong dàn bằng các công thức thực nghiệm:
1- Trường hợp tải trọng IIa
a) Xác đònh nội lực trong các thanh biên:
Đây là loại cần không gian kiểu dàn gồm có bốn mặt, đường giao tuyến của
các mặt là trục của bốn thanh biên.
Lực nén trong mỗi thanh biên dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng và lực
nén trong thanh biên của cần ở gần gối tựa đuôi cần

b
b
R
S
αα
cos*cos*4
=
=
: góc giữa trục cần và mặt dàn trên (dưới).
α
= 2
0
0
b
: góc giữa trục cần và mặt dàn bên.
α
b
= 2
0

Ở tầm với lớn nhất:

3,2534
2cos*2cos*4
10125
0
==
o
b
S

kG
Ở tầm với trung bình:

7,2176
2cos*2cos*4
8696
0
==
o
b
S
kG
Ở tầm với nhỏ nhất:

5,9210
2cos*2cos*4
12223
0
==
o
b
S
kG
2- Trường hợp tải trọng IIb
Phản lực R ở đuôi cần: R
max

10617
=⇔
R

kG
R
tb=

9034
=⇔
R
kG
R
min

12479
=⇔
R
Kg
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
15
1
P
R
N
N
R
13
12
V
H
12
0
ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyễn Danh Chấn

Lực nén trong thanh biên dưới tác dụng của tải trọng, được xác đònh theo công
thức :
b
b
R
S
αα
cos*cos*4
=
Ở tầm với lớn nhất:
5,2657
2cos*2cos*4
10617
0
==
o
b
S
kG
Ở tầm với trung bình:
3,2261
2cos*2cos*4
9034
0
==
o
b
S
kG
Ở tầm với nhỏ nhất:

6,3123
2cos*2cos*4
12479
0
==
o
b
S
kG
Lực nén trong thanh biên của cần ở gần gối tựa đuôi cần:
b
ng
b
b
R
R
S
αααα
cos*cos*2cos*cos*4
+=
R
max
:
07,4081
2cos*2cos*2
7,2843
2cos*2cos*4
10617
0000
=+=⇒

b
S
kG
R
tb:
8,4236
2cos*2cos*2
2,3946
2cos*2cos*4
9034
0000
=+=⇒
b
S
kG
V-2: Tính nội lực trong dàn bằng phương pháp tách mắt
V -2-1: Trường hợp tải trọng IIa
1) Tính cần trong mặt phẳng nâng hạ cần:
Các lực tác dụng lên cần gồm có: trọng lượng của hàng và thiết bò mang hàng,
trọng lượng bản thân cần, lực căng cáp nâng cần và nâng hàng.
Trong mặt phẳng thảng đứng cần chụi tác dụng của trọng lượng bản thân
cần. Ta xem như là tải trọng phân bố lên các mắt của dàn. Có 30 mắt nên mối
mắt sẻ chụi lực là:
6.61
30
1850
30
===
c
G

P
kG.
 Mắt 1:
( )
( )
012sinsin
012coscos
0
1312
0
1312
=−+++=∑
=+++=∑
PRNNY
RNNX
V
H
αα
αα

R
max
: R
H
= 14464,3 kG; R
V
= 12569,8 kG

⇒
N

12
= -14874 ; N
13
= -4266,87
R
tb
: R
H
= 10493 kG ; R
V
= 18942,6 kG

⇒
N
12
= -18300,5 ; N
13
= -3280,82
R
min
; R
H
= 6066,7 kG ; R
V
= 36293,3 kG
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
16
P
21
24

N
N
N
23
3
N
N
31
35
34
N
N
32
61
4
N
P
42
46
43
45
N
N
N
48
O
29
O
P
54

53
56
57
36
N
N
N
N
0
53
0
ẹO AN MON HOẽC Nguyn Danh Chn


N
12
= -35170,3 ; N
13
= -1512,44
Maột 2:
R
max
:

N
24
= -14785,5 ; N
23
=113,57
R

tb
:

N
24
= -18181,3 ; N
23
= 71,63
R
min
;

N
24
= -35024,7 ; N
23
=13,21
Maột 3:
( ) ( )
( ) ( ) ( )
029sin6sincos6sin
0)29cos(6cossin6cos
0
34
0
3532
0
31
0
34

0
3532
0
31
=+++=
=+++++=
PNNNNY
NNNNX


R
max
:

N
35
= -3854,64 ; N
34
= -370,914
R
tb
:

N
35
=-2961,74 ; N
34
= -226,6
R
min

:

N
35
= -1175,54 ; N
34
= -58,17
Maột 4:
R
max
:

N
46
=
-15285 ; N
45
=389,32
R
tb
:

N
46
= -18423,7; N
45
=244,1
R
min
:

N
46
= -34985,8 ; N
45
=70,45
Maột 5:
Nguyn Thnh Ngha Trang
17
( ) ( )
0sin)29sin()48sin(sin
0cos29cos48coscos
42
0
43
0
4546
42
0
43
0
4546
=+++=
=++=
PNNNNy
NNNNX


0cossinsin
0sincoscos

232421
232421
=++=
=+=
PNNNY
NNNX


ÑOÀ AÙN MOÂN HOÏC Nguyễn Danh Chấn
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( )
042sin6sin36sin6sin
042cos6cos36cos6cos
0
56
0
57
0
54
0
53
0
56
0
57
0
54
0
53
=−−−+++−+−=∑

=−++++−+−=∑
PNNNNY
NNNNX
αααα
αααα
R
max
:
⇒
N
57
= -3070,2 ; N
56
= -458,11
R
tb
:
⇒
N
57
=-2461,64 ; N
56
= -243,24
R
min
:
⇒
N
57
= -935,46 ; N

56
= -60,56
Nguyễn Thành Nghĩa Trang
18