THIẾT KẾ THIẾT BỊ NÂNG XE BUS SỬ DỤNG TRONG TRẠM BẢO DƯỠNG SỬA CHỨA XE Ô TÔ

Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến các Thầy Cô trong
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải – Cơ Sở II, đặc biệt là các Thầy

Cô trong Bộ Môn Máy Xây Dựng đã truyền thụ những kiến thức quý
báu cho em trong những năm học qua.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Th.S Nguyễ n Hữ u Chí,

giảng viên Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải – Cơ Sở II đã hết lòng
quan tâm giúp đỡ, cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để
em có thể hoàn thành tập đồ án này.

Xin chân thành cảm ơn những người bạn, những người thân đã

gíu`ùp đỡ và động viên trong quá trình làm đồ án .

TP.Hồ Chí Minh tháng 4 năm 2005.
SVTH

Nguyễn Quang Long

SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 1

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

LỜI NÓI ĐẦU
Bất kỳ thời đại nào thì giao thông cũng là một điều hết sức quan trọng
của mọi người và mọi quốc gia. Từ việc giao lưu giữa làng này với làng
khác, xã này với xã khác đến việc giao lưu buôn bán trao đổi hàng hoá
cũng như là văn hoá nghệ thuật khoa học kỹ thuật,… đều cần có sự đi lại.
Hình thức giao cũng rất là đa dạng, có thể bằng đường bộ đường thuỷ,
đường không, đường sắt,….Nhưng quan trọng nhất vẫn là giao thông đường
bộ. Vì giao thông đường bộ rất đơn gian và rất dễ tham gia. Từ xưa đến nay
thì giao thông đường bộ đã có sự chuyển biến rất lớn. Từ việc đi bộ đến, xe
ngựa, xe ngựa, xe đạp, rồi đến xe hơi,…
Ngày nay đối với nước ta lượng xe lưu thông trên đường quá lớn dẫn
đến hậu quả do nó gây ra không nhỏ như lượng khí thải lớn gây ô nhiễm
môi trường, gây nhiều tai nạn giao thông, gây kẹt xe làm tốn thời gian cho
người tham gia giao thông, tiêu tốn lượng nhiên liệu lớn dẫn đến ảnh hûng
nền kinh tế. Do đó việc làm giảm lượng xe lưu thông trên đường hiện nay là
vấn đề quan tâm của rất nhiều cơ quan chức năng. Và việc đưa xe bus ( một
trong những phương tiện giao thông công cộng ) vào sử dụng là một điều
tất yếu. Và bất kỳ máy móc hay phương tiện dụng cụ nào sau một thời gian
sử dụng đều phải hư hỏng hoặc giảm chất lượng sử dụng. Do đó việc nâng
cao chất lượng và giảm hỏng hóc cho máy móc là điều không thể thiếu. Mà
xe bus không phải là ngoại lệ vì thế việc bảo dưỡng và sửa chữa xe bus là
vấn đề cần thiết. Tuy hiện nay xe bus hay phương tiện giao thông công cộng
ở nùc ta chưa được quan tâm đúng mức nhưng tôi tin trong thời gian không

lâu thì vấn đề giao thông công cộng sẽ trở thành một vấn đề hết sức quan
trọng vì lượng năng lượng tự nhiên là có hạn và lïng xăng dầu cũng sẽ
cạn kiệt. Do đó cho nên vấn đề bảo dưỡng sửa chữa từ thời điểm này là cần
thiết. Xe bus nói riêng và xe hơi hay phương tiện giao thông công cộng nói
chung đều có trọng lượng rất lớn và đều có độ cao của gầm xe thấp. Cho
nên để đảm bảo cho việc bảo dưỡng sửa gầm xe bus thì vấn đề dùng thiết bò
nâng để nâng xe bus lên một độ cao nhất đònh là rất cần thiết. Vì thế là một
kỹ sư tương lai chúng ta không thể bỏ qua cơ hội làm một điều gì đó đóng
góp cho đất nước như thiết kế ra một thiết bò nâng xe bus sử dụng cho trạm
bảo dưỡng sửa chữa xe hơi.
Trong thời gian qua em được bộ môn MÁY XÂY DỰNG giao nhiệm vụ
thiết kế “THIẾT BỊ NÂNG XE BUS SỬ DỤNG TRONG TRẠM BẢO
DƯỢNG SỬA CHỮA XE ÔTÔ”. Em đã cố gắng vận dụng kiến thức đã học
SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 2

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

cùng với sự giúp đỡ tận tình của thấy cô và các bạn đặc biệt thầy giáo Th.S
Nguyễn Hữu Chí để hoàn thanh Đồ án của mình.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn và các bạn đã
tận tình giúp đỡ em trong suốt thời làm đề tài tốt nghiệp. Tuy nhiên kiến
thức còn hạn chế, cũng như bước đầu còn bỡ ngỡ trong công việc thiết kế

nên không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự đóng
góp và chỉ dẫn của quý thầy cô và các bạn .
TP.Hồ Chí Minh tháng 4 năm 2005.
SVTH
Nguyễn Quang Long

SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 3

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

PHẦN I

ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
I.Giới thiệu chung về thiết bò nâng xe bus:
Thiết bò nâng xe bus là một máy nâng dùng trong bảo dưỡng sử chữa. Nhiệm vụ
chính của nó là nâng xe lên để tạo khoảng không gian rộng thoáng ở dùi gầm xe
để dễ dàng thao tác. Thiết bò nâng xe bus có nhiều loại với công suất và sức nâng
khác nhau. Có loại dùng kiểu truyền động cơ khí có loại dùng kiểu truyền động
thuỷ lực và hỗn hợp cơ khí thuỷ lực. Truyền động cơ khí có thể dùng truyền động
xích hoặc truyền động trục vít đai ốc hoặc kết hợp. Nhưng điểm chung đều sử dụng
nguồn động lực chính đó là năng lượng điện năng thông qua một động cơ điện và

qua truyền động bánh răng hoặc truyền động xích có thể biến chuyển động quay
của trục động cơ thành chuyển động quay của trục vít và cơ cấu trục vít đai ốc có
thể biến chuyển động quay của trục vít thành chuyển động tònh tiến lên xuống của
khung nâng tức là xe được nâng lên và hạ xuống. Hoặc có thể thông qua bơm thuỷ
lực có thể biến chuyển động quay của động cơ điện thành năng lượng ở dạng thế
năng đó là áp suất dầu cao. p suất dầu này chuyển thành chuyển động tònh tiến
của khung nâng nhờ xilanh thuỷ lực và cơ vấu hình bình hành.
II.Các phương án:
Qua khảo sát và tài liệu tham khảo em nhận thấy có 3 phương án chính sau:
1.Phương án 1:

SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 4

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

PHƯƠNG ÁN 1

hộp diều khiển
động cơ
hộp giảm tốc
khung nâng

Nguyên lý hoạt động:
Động cơ điện quay làm trục động cơ quay thông qua truyền động cặp bánh răng
giữa trục động cơ với trục vít đặt trong trụ chống đứng ( có 4 trụ ) làm cho trục vít
quay ngược chiều với trục động cơ. Trục vít quay làm cho đai ốc chuyển động tònh
tiến lên xuống đồng htời nhờ hệ truyền xích cũng làm cho 3 trục vít của 3 trụ còn
lại cũng quay cùng chiều với nó. Và 3 trục vít này cũng làm cho 3 đai ốc gắn khớp
với nó chuyển động tònh tiến lên xuống. Bốn đai ốc này được gắn trên khung nâng
chuyển động được thì 4 đai ốc phải đảm bảo chuyển động đồng tốc. Vì thế cho nên
ở đây sử dụng hệ truyền xích để đảm bảo độ đồng tốc của 4 đai ốc. Khi nâng, hạ
khung nâng xuống vò trí thấp nhất và cho xe vào.
Ưu điểm của phương án này:
- Khả năng tự hãm cao
- Thao tác nâng xe nhanh
- Độ ổn đònh cao
Nhược điểm của phương án này:
- Công suất và sức nâng nhỏ
- Hệ thống truyền động phức tạp
- Gầm xe ít thông thoáng làm cho thao bảo dưỡng sửa chữa trở nên khó khăn
- Sự bố trí nó không được gọn ( không gian sử dụng lớn )
2.Phương án 2:
Sử dụng thiết bò nâng dạng cột

SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 5

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT

Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

PHƯƠNG ÁN 2

7

6

1
2
3

5

4

Nguyên lý hoạt động:
Động cơ 6 quay làm cho trục vít ở trong cột quay và đai ốc di chuyển tònh tiến
lên xuống tức là làm cho khung nâng gắn với đai ốc di chuyển lên xuống.
Ưu điểm của phương án 2:
- Khả năng tự hãm cao
- Độ thông thoáng gầm cao
Nhược điểm của phương án này:
- Thao tác nâng xe chậm
- Sức nâng và công suất nhỏ.
Cặp bulông 5 điều chỉnh được và có nhiệm vụ đảm bảo cho độ cân bằng của
thiết bò nâng. Cặp bánh xe di chuyển trước 4 và sau 3 có nhiệm vụ đảm bảo cho
việc di chuyển thiết bò nâng đến vò trí nâng một cách nhẹ nhàng và dễ dàng hơn.

Khi nâng xe ta nâng cặp bulông chống 5 lên để cho cặp bánh xe di chuyển trước
4 tiếp xúc với bề mặt di chuyển. Sau đó dùng tay kích 1 kích cho kích thuỷ lực 2
đẩy cặp bánh xe di chuyển sau 3 xuống tiếp xúc với bề mặt di chuyển cho đến khi
đế của thiết bò nâng được nâng lên đến một vò trí nhất đònh đủ để di chuyển thiết bò
nâng. Tiếp theo là di chuyển thiết bò nâng đến bánh xe của xe cần nâng. Lúc này
khung nâng 6 đã được hạ đến vò trí thấp nhất. Di chuyển thiết bò nâng vào sao cho
bánh xe nằm trọn trong khung nâng. Để nâng được xe ít nhất phải có 4 cột nâng và
khung nâng của 4 cột nâng phải di chuyển đồng tốc. Để khung nâng của 4 cột di
chuyển đồng tốc thì 4 động cơ điện của 4 cột nâng phải quay đồng tốc. Tức là 4
động cơ điện phải hoàn toàn giống nhau và cùng một hệ thống điện.
3.Phương án 3:
Dùng hệ truyền động thuỷ lực với cơ cấu hình bình hành.
SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 6

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

PHƯƠNG ÁN 3
khung nâng

cơ câu hình bình hành
xilanh thuỷ lực

Nguyên lý hoạt động:
Động cơ điện quay thông qua hộp giảm tốc làm cho bơm thuỷ lực quay, bơm
thuỷ lực quay sinh ra áp suất dầu trong ống lớn và thông qua ống dẫn truyền đến
xilanh thuỷ lực làm đẩy piston của xilanh thuỷ lực đi lên. Cán piston nối với thanh
chéo của cơ cấu hình bình hành, cơ cấu hình bình hành gắn với khung nâng bằng
các chốt và con trượt. Piston di chuyển đi lên nhờ cơ cấu hình bình hành làm cho
khung nâng di chuyển đi lên.
Khi nâng ta chỉ việc hạ khung nâng xuống vò trí thấp ( nếu nó chưa được hạ
xuống ) và di chuyển xe vào vò trí khung nâng.
Ưu điểm của phương án 3 là:
- Sức nâng và công suất lớn
- Hệ thống truyền động đơn giản
- Thao tác nâng xe nhanh
- Bố trí gọn, ít chiếm không gian
Nhược điểm của phương án này :
- Không có khả năng tự hãm
- Độ thông thoáng gầm xe thấp
III.Lựa chọn phương án:
Qua 3 phương án trên ta thấy phương án 3 có nhiều ưu điểm hơn cả và ưu điểm
quan trọng nhất chính là sức nâng lớn. Do đóù ta chọn phương án thiết kế là phương
án 3 phương án sử dụng truyền động thuỷ lực và cơ cấu hình bình hành

SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 7

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT

Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

PHẦN II

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG
VÀ CÁC CHI TIẾT
A.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG

I.Thông số ban đầu:
a.Thông số về xe bus:
• Chiều dai toàn xe
• Chiều rộng toàn xe
• Tổng chiều cao
• Khoảng cách cơ sở
• Khoảng nhô phía trước
• Khoảng nhô phía sau
• Vết bánh trước
• Vết bánh sau
SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

9210 mm
2300 mm
3075 mm
4390 mm
1910 mm
2750 mm
1910 mm

1740 mm
Trang 8

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

• Trong lượng xe
6834 kg
• Trọng lượng cầu trước
2032 kg
• Trọng lượng cầu sau
4802 kg
b.Thông số hệ thống:
Chiều dài dầm ngang :
4390 + 2x500 = 5390 mm = 539 cm
Chiều dài các thanh chéo :
L1 = L2 = 3800 mm = 380 cm
Độ cao nâng ở vò trí thấp nhất (vò trí bắt đầu nâng) :
H1 = 400 mm = 40 cm
Độ cao nâng ở vò trí cao nhất :
H2 = 1900 mm =190 cm
Hành trình nâng hạ : 3 m = 300 cm
Thời gian nâng hạ : 1 phút
II.Tính toán kết cấu thép :
II1.Sơ dồ tính toán :
a.Tải trọng tính toán :

Kết cấu thép của máy trục thường chòu tác dụng bởi các tải trọng chủ yếusau :
tải trọng tónh, tải trọng di động (hoạt tải), tải trọng quán tính, tải trọng ly tâm, tải
trọng lắp ráp và tải trọng tự nhiên…
Đối với thiết bò nâng vì vận tốc nâng nhỏ nên tải trọng quán tính có thể bỏ qua,
không có tải trọng tự nhiên vì thiết bò nâng thường được đặt trong nhà xưởng nên
lực gió và sự thay đổi nhiệt độ gây ra. Còn tải trọng ngẫu nhiên do các yếu tố ngẫu
nhiên gây ra như động đất… và tải trọng lắp ráp xuất hiện khi quá trình lắp ráp máy
gây ra và chỉ quan tâm khi máy trục có kích thước và chiều cao kiến trúc lớn mà
thiết bò nâng có kích thước không lớn nên hai tải trọng này cũng có thể bỏ qua.
Vậy tải trọng tác dụng lên kết cấu thép gồm tải trọng tónh và tải trọng di động.
Do đó khi tính toán kết cấu thép của thiết bò nâng thì tải trọng tính toán được như
sau :
Ptt = Gtt + Qtt
Trong đó :
Gtt -Tải trọng tính toán bản thân kết cấu thép thiết bò nâng
Gtt = ψ1.G
G-Tải trọng bản thân kết cấu thép thiết bò nâng
Qtt -Tải trọng tính toán của vật nâng (xe bus) tác dụng lên thiết bò nâng
Qtt = ψ2.Q
ψ1,ψ2- Hệ số lực động được xác đònh
ψ1 = 1,0 (Bảng 6-1 trang 122 KCT)
ψ2 = 1,1 (Bảng 6-2 trang 123 KCT)
SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 9

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT

Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

Q – tải trọng của xe bus tác dụng lên thiết bi nâng là tải trọng tập trung gồm tải
trọng cầu trước và tải trọng cầu sau :
Q = Q1+ Q2
Tải trọng cầu trước :Q1 = 2032 daN
⇒ Tải trọng tính toán cầu trước :Q1tt = 1,1.2032 = 2235 daN
Tải trọng cầu sau : Q2 = 4802 daN
⇒ Tải trọng tính toán cầu sau : Q2tt = 1,1.4802 = 5282 daN
⇒ Q = 2032 + 4802 = 6834 daN
⇒ Qtt = 1,1.6834 = 7517 daN
b.Sơ dồ tính toán :
Thiết bò nâng gồm hai phần : phần bên trái và phần bên phải. Phần bên trái
chòu tải trọng của dãy bánh trái, phần bên phải chòu tải trọng của dãy bánh bên
phải. Mà tải trọng xe chia đều cho hai dãy bánh nên hệ thống nâng hai bên là
giống nhau. Do đó ta chỉ tính toán thiết kế cho một bên.
thanh chéo I
dầm chính
sàn thép

dầm phụ

xilanh thuỷ lực

khóa an toán

dầm phụ nền

dầm chính nền

thanh chéo II

Vì các phần dưới chòu tải trọng bản thân của các phần trên. Nên kết cấu thép nó
phụ thuộc vào các phần trên. Do đó ta tiến hành tính toán các phần trên trước sau
mới tiến hành tính toán các phần dưới.
II.2.Tính toán sàn thép :
1.Các thông số cơ bản :
Bản sàn làm bằng thép CT3 có cường độ chòu kéo R = 2100 daN/cm 2, modun đàn
hồi E = 2,1.106 daN/cm2
Độ võng cho phép dựa vào phụ lục 2 trang 248 sách bài tập thiết kế kết cấu thép
NXB ĐHQG TPHCM chọn :
SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 10

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

[f/l] = 1/150
Hệ số Poatxong γ = 0,3
Tải trọng thường xuyên (tải trọng tónh) : là trọng lượng bản thân của tấm sàn thép,
được tính theo công thức dưới đây :
g c = γ t .δ

Tải trọng thường xuyên tính toán :

g tt = γ t .δ .n g

Với

γ t -Trọng lượng đơn vò thép γ t = 7850 daN/m3

ng – Hệ số độ tin cậy đối với vật liệu thép (theo tiêu chuẩn “tải trọng và tác
động”TCVN 2737-95).
δ- Chiều dày bản sàn được chọn sơ bộ căn cứ theo nhòp l của sàn và theo hoạt tải
tác dụng lên sàn.
Tải trọng tạm thời tính toán :
ptt = pc.np
Ở đây ta lấy tải trọng pc theo tải trọng cầu sau đối với một bên nâng
ptt =

Q2 4802
=
= 2401 daN
2
2

np :Hệ số độ tin cậy dùng cho tải trọng tạm thời
Chọn np =1,2
Căn cứ vào hoạt tải tác dụng lên sàn p c = 2401 daN tra bảng 3.1 (trang 91 sách
Bài Tập Thiết Kế Kết Cấu Thép NXB ĐHQG TPHCM) ta chọn chiều dày sơ bộ
của sàn là:
δ = 10 mm
Tổng tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên sàn:

q c = g c + p c = γ t .δ + p c
=(7850.0,01) + 2401
= 78,5 + 2401
= 2479,5 daN/m2
Tổng tải trọng tính toán tác dụng lên sàn:

qtt = g tt + ptt = ( g c .n g + p c .n p )
= (78,5.1,1 + 2401.1,2)
= 2727 daN/m2
Xác dònh tỷ số

l
:
δ

Theo công thức gần đúng của A.L.Teloian ta thấy:
E
l 4n0
=
(1 + 72. 4 1 c )
δ
15
n0 .q
SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 11

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT

Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

Trong đó:
n0 = [l/f]= 150
E
2,1.10 6
=
= 2,31.10 6 daN/cm2
1 − γ 2 1 − 0,3 2
γ = 0,3 - Hệ số Poatxong
E1 =

⇒

l 4.150
2,31.10 6
=
(1 + 72.
) = 93
δ
15
150 4.0,24795
l
= 93
δ

Chọn l = 600 mm

l
600
=
≈ 6,5
93 93
Chọn δ = 8 mm
⇒δ =

l = 600 mm
 Kiểm tra độ võng của sàn:
f = f0.

Với:
f0 =

1
1+α

5 q sc .l 4
384 E1 .I

E1 =2,31.106 daN/m
δ3
I=
-Momen quán tính của tiết diện dải rộng 1 cm
12

⇒ f0 =

5 q sc .l 4 .12
.
384 E1 .δ 3

5 0,24795.60 4.12
.
384 2,31.10 6.0,8 3
⇒ f 0 = 0,4 cm
Xác đònh α :
⇒ f0 =

3. f 02 3.0,4 2
=
= 0,75
δ2
0,8 2
Tính được α = 0,39
1
⇒ f = 0,4.
= 0,29
1 + 0,39
f 0,29
1
f
1
=
=
<[ ] =
l

60
207
l
150

α (1 + α ) 2 =

Vậy đảm bảo độ võng.
Kiểm tra độ bền:
SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 12

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

σ=

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

H M max
+
≤R
F
W

Trong đó:

H- Lực kéo tác dụng lên gối tựa của bản:
10.D.α
H = n.

l2

E1 .δ 3
D=
- độ cứng trụ của dải bản rộng.
12
α = 0,39

n: Hệ số vượt tải trung bình n = 1,15
10.E1 .δ 3 .α
10.2,31.10 6.1.0,39
⇒ H = n.

12.l 2

= 1,15.

H = 240 daN

12.60 2

Mmax – Momen uốn lớn nhất ở giữa nhòp bản:
M max = q stt .

l2
− H . f (công thức 3.11 trang 94 Bài Tập Thiết Kế Kết Cấu Thép NXB

8

ĐHQG TPHCM)
q stt = qtt x1m :Tổng tải trọng tính toán lên 1 m rộng bản.
F,W : Diện tích và momen chống uốn của tiết diện dải bản rộng 1cm
F = δx1(cm 2 )
δ2
3
W =

6

(cm )

M max = 0,2727.

60 2
− (240.0,29)
8

=123 – 70 = 53 daN
⇒δ =

240
6
+ (53. 2 )
1x1
0,8

= 240 + 497 = 737 daN < R = 2100 daN

Vậy kích thước thoả điều kiện bền.
II.3.Tính toán dầm phụ:
Dầm phụ là phần nối hai dầm chính (dầm dọc)có tác dụng là tăng độ cứng cho
hệ dầm sàn để đỡ xe bus.
Thiết kế dầm phụ gồm các phần:
Chọn tiết diện dầm
Kiểm tra tiết diện dầm đã chọn về độ bền, độ võng, độ ổn đònh tổng thể của
dầm.
1.Chọn tiết diện dầm đònh hình:
a.Sơ đồ:
SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 13

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

Dầm phụ gồm có dầm phụ biên và dầm phụ giữa. Do dầm phụ giữa chòu tải
trọng lớn hơn dầm phụ biên nên ta tính toán cho dầm phụ giữa.
Dầm phụ thường được chọn là dầm đơn giản hai đầu có gối tựa khớp

dầm phụ

dầm chính

lpb

b.Tải trọng tác dụng lên dầm và các thông số cơ bản:
Tải trọng sàn thép tải trọng sàn thép tác dụng lên dầm phụ được xem như tải
trọng phân bố đều có giá trò được xác đònh:
q s = a.δ .γ t
γ t = 7,85 g / cm 3 = 7,85.10 −3 daN / cm 3

a-Bước dầm phụ
a = l = 60 cm
δ -Chiều dày sàn thép
δ = 0,8 cm
⇒ q s = 60.0,8.7,85.10 −3

qpb = 0,3768 daN/cm
Tải trọng động:
Tải trọng dộng là tải trọng lớn nhất mà bánh xe bus đặt lên dầm khi xe di
chuyển trên nó. Đó chính là tải trọng của một bên cầu sau khi di chuyển trên nó:
Q2 4802
=
= 2401 daN
2
2

Tải trọng di động tính toán chính là tải trọng tính toán của một bên cầu sau đã
được xác đònh ở phần trước:
Q2tt
= 2641 daN
2

SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 14

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

2641

YM

qs=0,3768 daN/cm

lpb

YN

 Tính phản lực tại gối M,N:
Vì lực tập trung di động Q2tt xem như tác dụng và hai đầu dầm M, N kết cấu như
nhau nên phản lực tại M, N là như nhau.
Suy ra: ∑ Y = YM + YN − q s .l dp −
⇒ YM = YN =

Q2tt
=0

2

Q2tt
2 = 0,3768.60 + 2641 = 1332 daN
2
2

q s .l dp +

YM = YN = 1332 daN

 Vẽ biểu đồ nội lực:
- Biểu đồ lực cắt Q: (daN)
1332
1320,5
N

M
1320,5

1332

- Biểu đồ momen M: (daN.cm)

SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 15

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT

Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

M

N

40129

Qua biểu đồ lực cắt và biểu đồ momen ta có:
Qmax = 1332 daN
Mmax = 40129 daN.cm
Momen chống uốn cần thiết của tiết diện dầm:
W=

M max 40129
=
≈ 25,08 cm3
[δ ]
1600

Chọn thép I20a có:
h = 200 mm, b = 110 mm, d = 5,2 mm
t = 8,6 mm, Jx = 2030 cm4, Wx = 203 cm3
Jy = 155 cm4,Wy =28,2 cm3, Sx = 114 cm3.
Trọng lượng trên 1m chiều dài: 22,7 g/cm3 = 0,227 daN/cm3
 Tính lại và kiểm tra dầm:

Tải trọng tính toán lúc này được cộng thêm tải trọng bản thân của dầm thép mới
vừa chọn. Và tải trọng cộng thêm này được xem như tải trọng phân bố.
⇒ Tải trọng tónh cũng là tải trọng phân bố
⇒ q1 = q s + q dp = a.δ .γ t + q dp
= 0,3768 + 0,227 = 0,6038 daN/cm
Tải trọng tập trung không thay đổi
Q2tt
= 2641 daN
2

Tính phản lực và biểu đồ nội lực :

SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 16

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

q1
2641

YM

∑ Y = YM + YN −

ldp

YN

Q2tt
− q1 .60 = 0
2

Q2tt
+ q1 .60
⇒ YM = YN = 2
2
2641 + 0,6038.60
=
= 1338 daN
2

= 1338 daN
 Biểu đồ nội lực :
Biểu đồ lực cắt Q: (daN)
1338
1320,5
N

M
1320,5

1338
-

Biểu đồ momen M: (daN.cm)

SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 17

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

M

N

40412

Kiểm tra độ bền:
Qua biểu đồ lực cắt và biểu đồ momen ta có:
Qmax = 1338 daN
Mmax =40412 daN.cm
σ=

M max 40860
=
= 1449daN / cm 2 < [σ ] = 1600daN / cm 2

W
28,2

(W = 28,2 cm3)
Vậy đảm bảo điều kiện bền.
II.3.Tính toán dầm chính GH (dầm dọc ):
1.Tải trọng tính toán :
a.Tải trọng tập trung:
Mỗi bên thiết bò nâng gồm các cặp thanh đối xứng nhau theo trục dọc dãy bánh.
Vì vậy ta chỉ tính toán thiết kế cho một phần với sơ đồ như sau và với tải trọng cầu
trước và cầu sau được chia làm 4:
Tải trọng tính toán cầu trước tác dụng lên một thanh của một bên :
Q1tt 2032
=
= 559 daN
4
4

P1 =

Tải trọng tính toán cầu sau tác dụng lên một thanh của một bên :
P2 =

Q2tt 5282
=
= 1320 daN
4
4

b.Tải trọng phân bố:

Ta xem tải trọng của dầm ngang tác dụng lên dầm dọc như là tải trọng phân bố
Pdp = n.l dp .q 22

Trong đó:
n- Số dầm phụ nối hai dầm chính
n=

l dc
+1
a

ldc – Chiều dài dầm chính , ldc = 539 cm
a – Bước dầm phụ,
a = 60 cm
SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 18

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp
⇒n=

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

539
+ 1 = 10
60

ldp – Chiều dài dầm phụ , ldp = 60 cm
q22 – Tọng lượng đơn vò chiều dài của dầm phụ
q22 = 0,227 daN/cm
⇒ Pdp = 10.60.0,227 = 136 daN
⇒ Tải trọng tính toán phân bố :
q tp = q s +

Pdp
l dc

= 0,3768 +

136
≈ 0,629 daN/cm
539

2.Sơ đồ tính toán chung:
50

35

P2=1320 daN

P1=559 daN
95

A
G

E

B
F

95
D

50

190

H

C

380

Vẽ sơ đồ và tính toán các kích thước và góc trong hai trạng thái :Vò trí thấp nhất
và vò trí cao nhất.
+ Trạng thái1 : Vò trí thấp nhất

SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 19

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT

Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

26

E

35

378

P =559
A
D

95

95

K
190

50

O

P =1320
B
C

F

H

40

50

380

Ta có :
BC = AD = h1 = 40 cm
OK = KB = OB/2 = 95 cm
GF = FH = 50 cm
OA = OB = OC = OD = 190 cm
⇒ AB = AC 2 − BC 2
= 380 2 − 40 2 = 378 cm
⇒ AB = 378 cm
Chọn F sao cho BF = 35 cm
⇒ AE = 26 cm
BC
AC
40
= arcsin
= 60
378

BÂC = arcsin

BÂC = 60
BÔC = 2 BÂC = 120
CK = OK 2 + OC 2 − 2.OK .OC. cos BOC
= 95 2 + 190 2 − 2.95.190. cos12 0
CK = 99 cm
Ta có :
OK2 = OC2 + CK2 – 2.OC.CK.cosOCK
OC 2 + CK 2 − OK 2
2.OC.OK
2
190 + 99 2 − 95 2
=
2.190.99
SVTH: Nguyễn Quang Long
K41
⇒ cosOCK =

Trang 20

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

=

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

36876
37620

⇒ OCK = arccos
⇒ OCK = 11,40

36876
= 11,40
37620

+ Trạng thái 2 : Vò trí cao nhất

75

50

329

35

P1=559daN
95

A
G

E

50
P2=1320daN

B

F

95

H
190

D

190

C

380

Ta có :
AD = BC = h2 =190 cm
GE = FH = 50 cm
OA = OB = OC = OD =190 cm
OK = KB = 95 cm
BF = 35 cm
AB = AC 2 − BC 2
= 380 2 − 190 2 = 329 cm
AB = 329 cm
Mà BF = 35 cm
⇒ AB = 75 cm
BAC = arcsin

BC
=arcsin0,5

AC

BAC = 300
⇒ BÔC = 600
Mà OB = OC
⇒ Tam giác OBC là tam giác đều
K là trung điểm OB
SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 21

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

⇒ CK vuông góc OB
⇒ OCK = 300

3.Tính toán thiết kế:
3.1.Sơ đồ và biểu đồ nội lực của dầm dọc GH:
a.Trạng thái 1 : Vò trí thấp nhất
a1.Sơ đồ:
Tách dầm dọc và giải phóng liên kết ta được :

50

26

378

P1=559daN
G

qtp=0,629daN/cm

A

E

35

YA=641

B

50
P2=1320daN

F
YB=1577

H

a2.Tính phản lực tại A,B:
Xét momen quanh A
76 2

463 2
+ P1 .26 − YB .378 − P2 .413 − qtp .
=0
2
2
463 2 − 76 2
1347,5.413 + qtp .(
) − 577,5.26
2
⇒ YB =
378
463 2 − 76 2
1320.413 + 0,629.(
) − 559.26
daN
2
⇒ YB =
= 1577
378
YB = 1577 daN
∑ Y = Y A + YB − P1 − P2 − qtp .GH = 0
∑ M A = qtp .

⇒ Y A = 1879 + 0,629.539 − 1577
Y A = 641 daN

a3.Vẽ biểu đồ nội lực :
-

Biểu đồ lực cắt Q: (daN)

SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 22

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

1373

1351

34

31

31
590

-

204

607

Biểu đồ momen M: (daN.cm)
48472

16351

b.Trạng thái 1: Vò trí cao nhất
b1.Sơ đồ:
Tách dầm dọc và giải phóng liên kết ta được :
50

75
559daN

G

E

329
qtp=0,629daN
A

35

1320daN
B
F
YB=1482

YA=736

cm

50

H

b2.Tính phản lực tại A,B:
Xét momen quang A
125 2
414 2
+ YB .329 − P2 .364 − qtp .
=0
2
2
414 2 − 125 2
P2 .364 + qtp .(
) − P1 .75
2
⇒ YB =
329
∑ M A = P1 .75 + q tp .

SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 23

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT

Thiết Kế Tốt Nghiệp

⇒ YB =

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

1320.364 + 0,629.(

414 2 − 125 2
) − 559.75
2
= 1482 daN
329

⇒ YB = 1482 daN
∑ Y = YB + YB − P1 − P2 − qtp .539 = 0
⇒ Y A = P1 + P2 + qtp .539 − YB

=1879 + 0,629.539 –1482 = 736 daN
Y A = 736 daN
b3.Vẽ biểu đồ nội lực:
Biểu đồ lực cắt Q: (daN)
1373

1351

98
31
590

-

31
109

638

Biểu đồ momen M: (daN.cm)

48472

46839

3.2.Sơ bộ chọn mặt cắt và kiểm tra điều kiện bền dầm dọc GH:
a.Chọn mặt cắt:
Dựa vào biểu đồ lực cắt , momen trong hai trường hợp cơ cấu nâng ở vò trí nâng
cao nhất và thấp nhất ta có lực cắt lớn nhất và momen lớn nhất:
Qmax = 1373 daN
Mmax = 48472 daN.cm
Vì tải trọng tác dụng trong mặt phẳng nằm theo một trục quán tính chính (oy)
nên theo điều kiện cường độ ta có biểu thức
SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 24

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT


Thiết Kế Tốt Nghiệp

σu =

GVHD: ThS. Nguyễn Hữu Chí

M max
≤ [σ u ]
Wth

Mmax – Momen lớn nhất tác dụng lên dầm
Wth – Momen chống uốn cần thiết của mặt cắt thu hẹp
[σ u ] - Ứùng suất cho phép, [σ u ] = 1600daN/cm2
⇒ Momen chống uốn cần thiết của mặt cắt thu hẹp:
Wth ≥

M max
[σ u ]

Momen chống uốn cần thiết của mặt cắt nguyên:
Wn =(1,15->1,2).Wth
≥ 1,2.

M max
48472
= 1,2.
[σ u ]
1600

Chọn Wn =1,2Wth
Wn ≥ 36,35 cm3

Với momen chống uốn này nếu ta chọn thép hình thì chiều cao của thép sẽ rất
lớn do đó ta chọn thép hình hộp:

dc
db

hb

h

bc

- Xác đònh chiều cao dầm h:
Chiều cao dầm được xác đònh theo công thức :
h = (5,5 ÷ 6,5)3

M max
R

R- cường độ tính toán của thép chế tạo dầm
R = 2000 daN/cm2
h ≈ (5,5 ÷ 6,5)3

48472
2000

h ≈ 16 ÷ 19 cm
SVTH: Nguyễn Quang Long
K41

Trang 25

Lớp: Cơ Giới Hóa XDGT