Đồ án thiết kế cổng trục 30t + bản vẽ

Công ty Cổ phần Cơ điện Miền Trung Thuyết minh tính toán
Thuyết minh tính toán cổng trục
Tính cổng trục hai dầm dẫn động điện tải trọng (25 + 25) T
Đ1. Mô tả khái quát
Cổng trục đợc thiết kế với tính năng kỹ thuật sau:
TT Tên đặc tính đơn vị Trị số Ghi chú
1 Cổng trục kiểu -
Cổng trục 2 dầm không con son
lắp 2 xe tời có sức nâng nh sau
2 Tải trọng nâng Tấn 25 + 25
3 Khẩu độ m 30
4 Chiều cao nâng m 16,5
5 Chiều cao thông qua bụng dầm m 16
6 Vận tốc nâng móc m/ph 4
7 Vận tốc xe con m/ph 20
8 Vận tốc cổng trục m/ph 20
9 Chế độ làm việc - Trung bình
10 Vị trí điều khiển - Ca bin
11 Lới điện cung cấp - 50Hz- 380V
12 Cấp điện cho cổng trục - Ru lô thu tải cáp điện
13 Cấp điện cho xe tời - Cáp điện mềm
14 Cấp gió đợc phép làm việc - Cấp 5 ứng với áp lực 25kg/m
2
15 Cấp gió lớn nhất - Vùng Miềm trung 95kg/ m
2
Cấu tạo, hình dạng kích thớc của cổng trục nh (H1-I)
Các bán thành phẩm của cổng trục có xuất xứ nh sau:
1. 02 xe tời 25 tấn của Nga
2. 04 cụm bánh xe dịch cổng của Nga
3. Kết cấu thép chế tạo tại Việt Nam
4. Thiết bị điện có xuất xứ từ Nhật Bản, Hàn Quốc& Đông Âu.

Đ2. Phần tính toán chung
I/. Trong phần tính toán có các việc sau:
02 xe tời của Nga. đây là thiết bị hoàn chỉnh, điều kiện làm việc đúng với yêu cầu
thiết kế nên không phải tính toán thiết kế cũng nh không phải tính toán kiểm
nghiệm.
04 cụm dịch chuyển cổng của Nga không phải tính toán thiết kế mà chỉ kiểm
nghiệm động cơ & sức bền tiếp xúc của bánh xe.
Kết cấu thép chế tạo tại Việt Nam phải tính trong các trờng hợp tải trọng sau:
1. Tổ hợp tải trọng I: khi các cơ cấu của cổng trục làm việc trong trạng thái bình th-
ờng.
2. Tổ hợp tải trọng II: khi các cơ cấu của cổng trục làm việc trong trạng thái ngoài tải
trọng còn có thêm lực quán tính và gió.
3. Tổ hợp tải trọng III: Khi cổng trục không làm việc chịu tải trọng trong gió bão.
4. Tính độ võng khi thử tải.
II/. Tính diện tích chắn gió căn cứ kích thớc (H1-I)
Tính diện tích chắn gió vuông góc với dầm chính: F1
F1 = 1,5Fd + 4Fc + 2Fx
- Fd= 31,5m x 1,982 = 62,43 M
2
: Diện tích chắn gió dầm chính
- 1,5: là hệ số kể đến diện tích chắn gió lần thứ 2 đứng sau nó. Theo [1] do khoảng
cách 2 dầm chính = 3300 < 2H. H = 1989 là chiều cao của dầm chính nên diện tích chắn
gió dầm sau= 50% dầm trớc nó.
Trang 1
Công ty Cổ phần Cơ điện Miền Trung Thuyết minh tính toán
- 4: là hệ số kể đến hai chân bên của cổng trục. Mặc khác mỗi bên lại có 2 chân
cách nhau > 2H nên 2*2 = 4.
- Fc = (1,5 + 0,5) 16/2 = 16 m
2
; diện tích chắn gió chân coi nh hình thang cao

16m, hai đáy là 1,5 & 0,5.
- Fx = 2,2x 1.128= 2,48 m
2
: Diện tích chắn gió của xe con
F1 = 1,5 * 62,43 + 4 * 16 + 2 * 2,48 = 162,6 m
2
Tính diện tích chắn gió song song với dầm chính: F2 gồm 2 phần
- F2.1 = 2 (0,75.1989 + 0,375.14,76) + 8,4.0,782 = 20,6 m
2
; diện tích chắn gió
phía ru lô cáp.
- F2.2 = 2 (0,75.1989 + 0,375.14,76) + 8,4.0,782 + 2.1,25 = 23,1 m
2
; diện tích
chắn gió phía cabin.
- Fx1= 3,8 x 1,15 x 2 = 8,74 m
2
; diện tích chắn gió xe con.
Diện tích chắn gió với vật nâng tra bảng chắn gió với Q = 50 tấn F = 25 m
2

III/. Các tải trọng tác động lên cổng trục
Tải trọng nâng Q
1
= Q
2
= 25.000kg
Tự trọng xe con G
xl
= G

x2
= 5.300.
Tự trọng của dầm và lan tác dụng phân bố q= 13,105 kg/cm
P
c
= 7.280 kg: Trọng lợng một phía chân của cổng trục.
P
d
= 2.920 kg: Trọng lợng dầm đầu cổng trục.
P
x
= 2.000 kg: Trọng lợng 2 cụm chạy một phía chân cổng trục.
P
cb
= 800 kg: Trọng lợng cabin điều khiển
P
ct
= 400 kg: Trọng lợng cầu thang
P
bt
= 420 kg: Trọng lợng bộ thu rải cáp
Gt = 75.935 kg: Tổng trọng lợng của cổng trục
Đ3. phần kiểm tra cơ cấu dịch cổng
I/ Tính kiểm tra công suất động cơ di chuyển cổng
Xác định lực cản chuyển động của cổng trục:
W
t
= K
t
. W

1
+ W
2
+ W
3
K
t
Hệ số cản do ma sát thành bánh vào ray theo bảng 3 - 6 [1] K
t
= 2,2
W
1
= (G
0
+ Q)(2à + f.d) / D
bx
= (75935 + 50000)(2*0,6 + 0,015*90)/500 =632kg
Trong đó: G
0
= 75935 kg: Tự trọng của cổng trục;
Q = 50000 kg: Tải trọng nâng;
à= 0,6 Hệ số cản lăn ứng với bánh xe bằng thép ray đầu vồng theo
bảng 3 - 7 [1];
f= 0,015 hệ số ma sát ổ trục tra bảng 3-8 [1];
d = 90 mm đờng kính ổ trục bánh xe;
D
bx
= 500 mm đờng kính bánh xe cổng trục.
W
2

= (F
1
+ F
3
)25 = (162,6 + 25)25 = 4690 kg;
F
1
= 162,6 diện tích chắn gió theo 2-II
25 kg/ m
2
: áp lực gió lúc làm việc.
W
3
= ( G
0
+ Q) = 0,001(75935 + 50000) = 126 kg
: góc dốc với ray trên nền bê tông.
W
t
= 2,2.632 + 4690 + 126 = 6206 kg bảng 3-9 [1]
Công suất động cơ tính theo công thức sau :
kw3,2
89,0*1000*60
20*6206
*1000*60
V*W
N
ht
xt
t

===

Cổng trục chọn cả 4 cơ cấu di chuyển là cụm chủ động lắp động cơ MT 22-6;
Trang 2
Công ty Cổ phần Cơ điện Miền Trung Thuyết minh tính toán
2,5 kw là thoả mãn.
II/ Tính kiểm tra ứng suất dập của bánh xe
Kiểm tra sức bền tiếp xúc điểm bánh xe thép với ray theo công thức:
][16,0
dtd
bR
FE
K

<=
- K
t
= 0,111 hệ số tra trang 218 [2]
- P = 89,112,5/4 = 22,278 kg: áp lực nén bánh theo 2-IV
- E = 2,1*10
6
mô đun đàn hồi của thép
- b = 71 mm chiều rộng mặt ray
- R = 250mm Bán kính bánh xe
[
d

] = 92 kg/mm
2
ứng suất dập của thép làm bánh xe

][8,28
71*250
10*1,2*278,22
111,0*16,0
d
6
d

<==
Mô men quán tính
của dầm
Vậy bánh xe thoả mãn điều kiện tiếp xúc.
$.4. tính toán ổn định cổng trục

P
1700 cm
Để đơn giản trong việc tính toán ta chỉ xét đến ổn định của từng chân cổng.
ở đây ta tính ổn định đối với tải trọng gây nén cho chân cổng. Chọn tổ hợp tải
trọng 2.
Lực nén qui đổi tác dụng lên mỗi đầu chân cổng:
P = 52457,5 kg.
Chọn vật liệu chân cổng bằng thép CT3 có: E = 2*10
6
kg/ cm
2

ứng suất bền cho phép: [
cp
] = 1600 kg/ cm
2

Mômen quán tính nhỏ nhất của trụ chân cổng ta chọn tại mặt cắt C-C thep phơng
y: J
y(c-c)
= 368408,7 cm
4

ứng suất tới hạn cho phép: [ ]
th
= P
th
/ F =
F*)l*(
J*E*
2
min
à

Trong đó:
P
th
: Tải trọng tới hạn cho phép. Kg
F = 360 cm
2
: Tiết diện nguy hiểm.
J
min
: Mômen quán tính nhỏ nhất ( ở đây chọn J
min
= J

y (c-c)
).
à = 1: Hệ số chiều dài hữu ích ( phụ thuộc vào sơ đồ chịu tải trọng)
l: Chiều dài của chân cổng.

6,6982
360*1700*1
7,368408*10*2*14,3
2
62
th
==

kg/ cm
2


Chọn hệ số an toàn ổn định n = 1,92
[ ]od =
th
/n = 6982,6 / 1,92 = 3636,7 kg/ cm
2

Trang 3
Công ty Cổ phần Cơ điện Miền Trung Thuyết minh tính toán
Kiểm tra ổn định của một chân cổng:

lv
= P/F = 52457,5,/ 360 = 145,7 kg/ cm
2

lv
< [ ]od
Vậy cổng trục đảm bảo điều kiện ổn định.
Đ5. tính toán kết cấu thép
I/ Tính đặc trng hình học của kết cấu thép
Các thông số hình học của dầm chính & chân cổng trụ đợc thể hiện nh (H.4-I)
Mô men quán tính của dầm chính theo mặt cắt: A-A ký hiệu J (a-a) tính nh sau:
- J (a-a) = 1/12 (184,4
3
.75 + 180
3
.75) = 3.516.472,4 cm
4

Cổng trục có hai dầm mômen quán tính của hai dầm là:
3.516.472,4.2 = 7.032.944,8 cm
4

- J
y
(a-a) = 1/12 (69
3
.180 + 75
3
.4,4 - 68,84
3
.180) = 2.266.647 cm

4

Mô men quán tính của mặt cắt: B-B ký hiệu J(b-b) & và Mô men quán tính của
mặt cắt: C-C ký hiệu J(c-c) tính nh sau:
- J
x
(b-b) = 1/12 (153,2
3
.37,5 + 150
3
.1,2 - 150
3
.37,5) = 1.027.002,4 cm
4
2J
x
(b-b) = 2.054.004,8 cm
4
- J
y
(c-c) = 1/12 (32,5
3
.50 - 31,5
3
.50 - 37,5
3
.1,2) = 137.660 cm
4

Mômen quán tính dầm đầu của cổng trục:

- J(d- d) = 1/12 (79,2
3
.50 + 75
3
.1,6 - 75
3
.50) = 368.408,7 cm
4

II/ Tính kết cấu thép với tổ hợp tải trọng 1
Chọn vật liệu chế tạo cổng trục là thép CT3 sôi là loại thép dẻo có tính hàn cao.
Tổ hợp tải trọng trong trạng thái bình ổn, ứng suất bền cho phép ở trạng thái này
[1.600] kg/cm
2

Sơ đồ chất tải tính nh hình (H4-II) ta nhận thấy sơ đồ tính là hệ khung tĩnh định
bậc I có phơng trình chính tắc nh sau: 11X1 + 1p = 0
(H.4-III) Sơ đồ chịu lực tơng đơng
(H.4-IV) Biểu đồ M1
(H.4-V) Biểu đồ Mp
(H.4-VI) Biểu đồ mômen tổng
11 = 1/EJ
1
(2/2.1700.1700.2/3.1700) + 1/EJ
2
(3000.1700.1700) =
= 3275333333/EJ
1
+ 867000000/EJ
2

Biết J
2
= 3.42 J
1
11 = 19871639999/ EJ
2
1p = -2/ EJ
2
(2/3.53043905.1275.1700 + 2/3.180.3045451.1700 +
53043905.180.1700 + 2/3.13269.45.1700 + 56089356.45.1700)
= -195585324224000/ EJ
2

X1 = 11/1p = 195585324224000/19871639999 = 9842
Rb = 63.357 kg Ra = 62.577 kg
Từ biểu đồ mômen tổng tính độ bền dầm
= U
dầm
/2. = = M
max
/ J
2
= 184,4/2.39371225/7032944,8
= 516 kg/cm
2
< [] = 1600 kg/cm
2


Tính độ bền chân cổng

= 16731400/J
1
x76.6 = 16731400/2054004,8x76.6
= 624 kg/cm
2
< [] = 1600kg/cm
2


III/ Tính kết cấu thép với tổ hợp tải trọng 2
Trang 4
Công ty Cổ phần Cơ điện Miền Trung Thuyết minh tính toán
Tổ hợp trọng tải này có tính đến tải trọng quán tính và gió (H.4 -VII). Sức bền trọng
tải này là [] = 1800kg/cm
2


- P
t1
= P
t2
= P
t3
= P
t4
= 1250 kg: lực quán tính do tải trọng nâng
- N
1
= N
2

= 3.030 kg: lực quán tính của xe con và vật nâng
- G
q
= 50.25 = 1.250 kg: lực gió thổi vào vật nâng
- G
x1
= G
x2
= 8,74x25 = 109 : lực gió tác dụng vào xe con.
- G
C1
= F
2
1 x 25 = 20,6 x 25 = 515 kg : lực gió thổi vào phía chân ca bin áp lực
phân bố q
1
= 515/1700 = 0,3 kg/ cm
2
.
- G
C2
= F
2
2 x 25 = 23,1 x 25 = 577 kg: lực gió thổi vào phía chân ca bin áp lực
phân bố.
Hệ phơng trình chính tắc của hệ : 11X
1
+ 1p = 0
- (H4 - VIII) sơ đồ chịu lực tơng đơng.
- (H4-IX) Biểu đồ mômen M

1
.
- (H4- X) Biểu đồ momen Mp.
- (H4-X) Biểu đồ mômen tổng
11 = 19871639999 / EJ
2
($4-II)
1p =







+ 1700
3
1
1700*476850
3
1
1700
8
5
*1700*14185350
3
21
1
EJ
2

1
EJ
[476850*1257*1700 +
3
2
62057517*1275*1700 + 62534367*180*1700 +
3
2
4092962*180*1700 + 66627329
*45*1700 +
3
2
218896*45*1700 +
3
2
2447942*180*1700 + 14185350*1275*1700 +
3
2
50405292*1275*1700] =
1
1
EJ

[ 17426039749996 ] -
2
1
EJ
[ 143973750329,98 ]
= - 304352365705959/ EJ
2

.
Thay vào phơng trình chính tắc : 11X
1
+ 1p = 0
19871639999/ EJ
2
*X
1
- 304352465705959 / EJ
2
= 0
với X
1
= 15315 kg.
Từ sơ đồ mômen tổng tính độ bền dầm.
= 92,2 * M
max
/ J
2

= 92,2*41003083/ 7032944,8 = 537 kg / cm
2
< [] = 1800 kg/ cm
2
.
Tính độ bền chân cổng.
= 25558650 /J
1
*76,6 = 25558650/ 2054004,8*76,6
= 953 kg/ cm

2
< [] = 1800 kg/ cm
2
.
Trang 5