48110 pallet 1 djnpu 20131127092957

Chương 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU PALLET

4.1.Chọn hình thức kết cấu.
Hình thức kết cấu: sàn đỡ là nơi tập trung tải trọng từ ô tô, là nơi trực tiếp nhận ô tô từ mặt
sàn và đưa xuống tầng hầm. Do tính chất của hệ thống vừa chở người và chở ô tô nên kết cấu đòi
hỏi tính bền và độ ổn định cao theo tiêu chuẩn Việt Nam. Kết cấu của sàn đỡ bao gồm các thanh
thép hình lên kết với nhau và có kích thước phù hợp về độ an toàn, khoảng không gian cho phép.
4.2.Chọn vật liệu chế tạo
Do kết cấu thang đòi hỏi gọn nhẹ, đảm bảo độ bền, độ ổn định, và có tính kinh tế nên thép
được chọn là thép hình CCT38Mn theo TCVN 1654-75 làm kết cấu khung chính cho sàn đỡ. Ngoài
ra để phủ mặt sàn pallet chọn thép tấm SS400 theo tiêu chuẩn JIS.
4.3.Xác định vị trí tính toán - Các tải trọng và tổ hợp tải trọng tính toán

4800

150

1350

2068

50

5100

Hình 4.1: Kết cấu khung pallet

4.3.1 Các tải trọng và tổ hợp tải trọng tính toán:
a, Trường hợp 1: Tải danh nghóa;
b, Trường hợp 2: Thử tải thang nâng để đưa vào sử dụng khi khám nghiệm kỹ thuật, vượt tải
150%;

Nguyên tắc chung tính bền thang nâng dựa vào ứng suất cho phép
 
 max     n
n
Trong đó:
 max - ứng suất lớn nhất tác dụng lên chi tiết
   - ứng suất cho phép.

  n  - ứng suất nguy hiểm của vật liệu lấy theo giới hạn bền, giới hạn mỏi hoặc giới
hạn chảy trong từng trường hợp tính toán.
n- hệ số an toàn nhỏ nhất cho phép.
4.3.2.Các trường hợp tính toán:
a, Trường hợp 1: Khi có tải trọng danh nghóa tác dụng khi thang nâng làm việc.
Theo bảng tổ hợp tải trọng (bảng 2-1), [05];
Qt= Q.kñ
54


Gt= Gp. kđ

Trong đó:
Q - Tải trọng định mức Q = 2200 kg;
Gp – khối lượng cabin Gp = 600 kg;
a: gia tốc chuyển động của pallet a = 1,5 m/s2;
g: gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2;
kđ: hệ số động;
a
1,5
kd 1  1 
1,15

g
9,81
Vậy: Qt = 22000 * 1.15 = 26000 N
Gt = 6000 * 1.15 = 6900 N
b, Trường hợp 2: Khi sàn đỡ chịu tải trọng lúc kiểm nghiệm thang nâng để xin cấp phép sử
dụng:
Qt= Q.kqt
Gt= Gp. Kqt
Với : kqt –hệ số quá tải. Kqt=1,5 đối với thang máy dùng xích làm dây kéo.
Vậy : Qt = 33000 N
Gt = 9000 N
4.4. Tính toán kiểm tra bền khung ngang pallet.
4.4.1. Tính sàn ở trường hợp tải thứ I:
Sơ đồ tính bền sàn đỡ theo điều kiện chịu uốn.
3.4 N/mm

365

P = 7475 N

1350

-226482.5

365

-226482.5
M, Nmm

462017.5

1241
Q, N

Hình 4.2: Biểu đồ nội lực sàn trường hợp tải thứ I

4.4.2. Tính sàn ở trường hợp tải thứ II :
Sơ đồ tính bền sàn đỡ theo điều kiện chịu uốn.

55


1.62N/mm

365

P =8250 N

1350

365

-107912

-107912
M, Nmm

220137.75
519
Q, N

-1093

Hình 4.3: Biểu đồ nội lực sàn trường hợp tải thứ II

+ Xác định đặc trưng hình học vật liệu làm khung:
Thép được chọn sơ bộ làm là thép CCT 3 đặc trưng hình học giới hạn chảy 2400 daN/cm 2,
giới hạn bền 3400 daN/cm2.
Tổ hợp mặt cắt ngang vơi các thông số thép chữ U như sau :

Kích thước
danh nghĩa

Kích thước
mặt cắt ngang

Diện tích mặt
cắt ngang

KL 1m
Chiều
dài

Khoảng
cách từ
trọng
tâm
đến
mép
cạnh

Mơmen
qn tính

Bán kính
xoay

Modul tiết diện

H X B

t1

t2

r1

r2

A

W

Cy

Ix

Iy

ix

iy

Zx

Zy

mm

mm

mm

mm

mm

cm2

kg/m

cm

cm4

cm4

cm

cm

cm3

cm3

125x65

6

8

8

4

17.11

13.4

1.90

424

61.8

4.98

1.90

67.8

13.4

125

150

12

C
C1

C2

X

Hình 4.4: Mặt cắt dầm của sàn pallet.

Mặt cắt có 2 trục x và y đối xứng nên x và y đồng thời là trục quán tính chính trung tâm .

+ Tính Jx : vì F1 = F2 và F3 = F4 neân :

J x 2 J xF1  2 J xF3
J xF1  J x 424cm 4 ,
b.h 3
15 *1.23
 b 2 F3 
 6.852 *15 *1.2 846.765 cm4
12
12
 J x 2 * (424  846.765) 2541.53 cm4

J xF3 

56


+ Tính Jx : vì F1 = F2 và F3 = F4 neân :
J y 2 J yF1  2 J yF3
J Uy 61.8cm 4 ,

J yF1  J Uy  a 2 .F1 25.6  52 *17.11 453.35 cm4
J yF3 

bh 3 1.2 *153

337.5 cm4
12
12

Vaäy Jy = 2*(453.35 + 337.5) = 1581.7 cm4
4.4.3. Kiểm tra bền:
Thang nâng được tính theo phương pháp ứng suất cho phép. Theo phương pháp này thì điều kiện an
toàn về bền của kết cấu phải đảm bảo ứng suất do tải trọng sinh ra trong kết cấu không vượt quá trị
số ứng suất cho phép.
Ứng suất lớn nhất sinh ra trong dầm được tính như sau:
M
  max   
Wx
Trong đó:

   ch

n
 ch = 240N/mm2 - giới hạn chảy;
n = 2÷3 - hệ số an toàn;
   ch  240 80 N / mm 2 ;
n
3
2 J x 2 * 2541.53
Wx 

= 33.87 cm3 - momen choáng uoán;
h
15
 

462017.5
13.64    80 N/mm2
33870

Vậy kết cấu thỏa mãn điều kiện bền.
4.4.4 Tính toán sàn theo điều kiện chịu cắt.
Ứng suất tiếp xác định theo công thức (1.35), [04]:
 

Q y .S x
J y .bc

N/mm2

Trong đó :

Jx = 2541.53 cm4 – momen quán tính của tiết diện đối với trục trung hòa;
Sx – momen tónh của nữa tiết diện,cm3;
Qy = 2295 N – lực cắt lực cắt lớn nhất;
bc - chiều dày của thành dầm;
Xác định momen tónh của nửa tiết dieän.

57


X

1

6

62.5

S

S

10

2

150
Hình 4.5: Mặt cắt ngang của sàn.
S x 2 S1  S 2  2S 3

S1  F1. y1 0.6 * 6.25 * 3.125 11.718cm3

S 2 F2 . y2 1.2 *15 * 6.85 123.3cm3
S 3  F3 . y3 0.8 * 6.5 * 5.85 30.42cm3

 S x 2S1  S 2  2S3 2 *11.718  123.3  2 * 30.42 207.576cm3 Vaäy :
Q .S
2295 * 207.576
  y x 
312.4 N / cm 2
J x .bc
2541.53 * 0.6

So saùnh thấy sàn thỏa điều kiện bền khi chịu tác dụng của lực cắt.
4.5. Bảng tính kiểm tra sàn pallet:
4.5.1. Đặc trưng hình học của mặt cắt ngang:
Sàn pallet được sử dụng là thép tấm SS400 theo tiêu chuẩn JIS G3101 – 1987, tương đương
với thép CCT38 theo TCVN 1765 – 75. Có  b 400 N/mm2,  ch 240 N/mm2

510

130

85

30

73
4

Hình 4.6: Mặt cắt ngang pallet

Chọn mặt phẳng sàn đáy là mặt phẳng chuẩn để tính tốn của tấm thép. Xét một nửa mặt cắt
ngang, mặt cắt ngang được chia làm 6 thành phần các thơng số hình học được tính toán như sau:
Stt
1
2
3

b x h (cm)
0.4 x 3
12.2 x 0.4
0.4 x 10

F (cm2)
1.2
4.88
4

Wx (cm3)
0.6
0.325
6.666

Jx (cm4)
0.9
0.065
33.333

yc (cm)
8.5
9.8

5
58


4
5
6

51 x 0.4
0.4 x 7.3
40.6 x 0.4

20.40
2.92
16.24

1.36
3.552
1.08

0.272
12.967
0.216

0.2
3.65
7.10

Các thông số của phần tử thứ nhất được tính tốn.
Momen tĩnh mặt cắt ngang đối với trục tọa độ x tính theo cơng thức (4-5), [04]:

n

S x S i  yci Fi
i 1

Trong đó:
2

i

F – diện tích mặt phẳng nhỏ thứ i, cm ;
ci

i,

y – tọa độ trọng tâm ci của diện tích F cm;
2

x

S = 208.066 cm
Vị trí trục x-x trục quán tính chính trung tâm theo cơng thức (4-5), [04]:
n

yc 

y

ci

Fi

i 1
n

F

i

i 1

yc 

208.066
4.191cm
49.64

Momen quán tính của mặt cắt ngang:
J x  J i   Fi . yc  yci

2

47.753  641.641 689.394cm 4

Momen chống uốn nhỏ nhất mặt cắt ngang pallet:
Wx 

Jx
689.394


118.676cm3
ymax 10  4.191

4.5.2. Kiểm tra bền, tính cho ½ pallet:
Momen uốn do tải trọng tập trung của xe lên pallet.
P

2649.5

2649.5
5299

Hình 4.7: Sơ đồ tính pallet với tải taäp trung.
59


Sơ đồ tính như trên và khoảng cách giữa hai gối l = 5299 mm chính là khoảng cách hai bánh
xe di chuyển pallet
Tải trọng tập chung do khối lượng xe gay leân:
m
m
2200
P  kh 0.6  xe 0.6 0 
* 0.6 660kG
2
2
2
Trong đó:
kh

m – khối lượng khác;
0.6 – hệ số không đều của sự phân phối khối lượng không dều lên 4 bánh xe;
Momen uốn lớn nhất do tải trọng tập trung gay ra:
Mc =

=

= 87433.5 kG.cm

Momen uốn do tải trọng phân bố do khối lượng bản thân pallet gay lên:

2649.5

2649.5
5299

Hình 4.8: Sơ đồ tính pallet với tải trọng phân bố

Tải trọng đơn vị do khối lượng bản thân pallet phân bố đều ½ pallet là:
q

mp
2l



651.1
0.614kG / cm
2 * 529.9

Momen uốn lớn nhất do tải trọng phân bố gay lên là:
Mp 

ql 2 0.641 * 529.9 2

21550.94kG.cm
8
8

Momen uốn tổng cộng tác dụng lên ½ pallet là:
M

max

c

p

= M + M = 87433.5 + 21550.94 = 108984.44 kG.cm

ng suất lớn nhất sinh ra do momen uốn gay ra là:
M
108984.44
 max  max 
948.33kG / cm 2
Wx
118.676
60

  max   

2500
1785kG / cm 2
1.4

Hệ số an toàn được tính như sau:

4000
n b 
4.334 4
 max 948.33
Vậy chọ mặt cắt ngang của pallet thỏa mãn.

61