KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC

Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
Phần I: Giới thiệu chung
I – Giới thiệu:
Máy trục (máy nâng chuyển) là những máy công tác dùng để thay đổi vị trí của đối
tượng công tác nhờ các thiết bị mang hàng trực tiếp hoặc gián tiếp. Phạm vi sử dụng của
máy trục rất rộng như: Phục vụ công tác xếp dỡ hàng hóa ở cảng biển, cảng sông, các
phân xưởng trong nhà máy cơ khí, nhà máy luyện kim, khai khoáng, các công trình xây
dựng … Ngoài ra, còn một số máy trục còn phục vụ công tác chở người như: thang máy,
cầu treo trong các khu du lịch.
Với nền kinh tế phát triển như hiện nay, việc công nghiệp hóa, hiện đại hóa cần
phải tiến sang một bước cao hơn. Vấn đề đưa máy móc vào trong sản xuất thay thế sức
người ngày càng được hoàn thiện hơn. Công lao hàng đầu phải kể đến ngành cơ khí, đã
cho ra đời những loại máy móc phục vụ cho nền kinh tế trong quá trình công nghiệp hóa,
hiện đại hóa không những trong nước mà trên toàn cả thế giới.
Những năm trước đây, máy trục còn được chế tạo với sức nâng nhỏ, không lớn lắm
mà kích thước thì rất lớn, cồng kềnh. Trong những năm gần đây, ngành cơ khí đã cho ra
đời những loại máy trục có sức nâng lớn và rất lớn (lên đến hàng ngàn tấn), nhưng kết
cấu bền vững, kích thước lại nhỏ gọn hơn. Vấn đề nào đã giúp cho ngành cơ khí có
những bước tiến mạnh mẽ như vậy? Đó chính là quá trình nghiên cứu tính toán độ bền,
độ ổn định, độ cứng kết cấu thép của toàn bộ cần trục. bên cạnh đó không thể không có
những kinh nghiệm thực tế mà chúng ta đúc rút được từ những cần trục ra đời trước đó.
Để giúp cho chúng ta biết được phương pháp tính toán kết cấu kim loại máy trục thì môn
học KẾT CẤU THÉP đóng vai trò rất quan trọng. Đặc điểm của kết cấu thép là: Có khả
năng chịu lực lớn; độ tin cậy cao; trọng lượng nhẹ; tính công nghiệp hóa cao;tính cơ động
trong việc vận chuyển và lắp ráp; tính kín và tính dễ liên kết cao. Mặt khác, kết cấu thép
là loại kết cấu đặc trưng trong máy trục. Nhưng vấn đề cần lưu ý khi chúng ta sử dụng kết
cấu thép trong máy trục là nó dễ bị gỉ, chịu lửa kém và giá thành cao.
II – Giới thiệu về cần trục chân đế:
Cần trục chân đế là loại máy trục được sử dụng để phục vụ công việc xếp dỡ hàng
hóa trên các bến cảng hoặc kho bãi. Cần trục chân đế có sức nâng từ Q = 3.2 T đến 40 T;
chiều cao nâng H = 40

÷
60 m; vận tốc di chuyển của cần trục là v
dc
= 20
÷
25 m; tốc độ
quay n = 1
÷
2 vòng/phút. Để đảm cho mã hàng được di chuyển theo phương ngang khi
nâng hạ cần chúng ta có thể sử dụng phương pháp cân bằng bằng hệ palăng cáp hoặc
dùng cơ cấu 4 khâu bản lề (cần có vòi). Cân bằng cần trục chân đế bằng đối trọng.
Căn cứ vào thiết bị đỡ quay, cần trục chân đế được chia làm 2 loại:
- Cần trục chân đế kiểu mâm quay
- Cần trục chân đế kiểu cột quay.
Căn cứ vào kết cấu thép hệ cần chía làm 2 loại:
1
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
- Cần trục chân đế hệ cần không có vòi
- Cần trục chân đế hệ cần – vòi.
III – Tổng thể cần trục chân đế kiểu mâm quay hệ cần –
vòi:
30000
24
10500
Chú thích: 1-Cơ cấu di chuyển; 2-Chân đế; 3-Vành răng cố định; 4-Cabin
điều khiển; 5-Cụm móc treo; 6-cần; 7-Vòi; 8-Cáp giằng vòi; 9-Cáp nâng
hàng; 10-Đối trọng cân bằng hệ cần; 11-Giá đỡ chữ A; 12-Buồng máy; 13-
Đối trọng cân bằng cơ cấu quay; 14-Bánh răng hành tinh; 15-Lan can để sửa
2
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC

chữa; 16-Cụm puly đầu vòi; 17-Puly đầu cần; 18-Thanh răng; 19-Cầu thang;
20-Thanh giằng chân đế.
Phần II: Tính toán thiết kế hệ cần – vòi
I – Lựa chọn kết cấu thép hệ cần – vòi:
Cần trục chân đế làm việc ở các bến cảng, kho bãi; khoảng không gian làm việc
phải rộng; để dảm bảo cho mã hàng được di chuyển theo phương ngang khi nâng hạ cần
thay đổi tầm với đươc thuận lợi, ta dùng giằng vòi là giằng mềm (tức là dùng dây cáp để
giằng vòi). Để đảm bảo cho cần và vòi có khả năng chống lại moment xoắn do các tải
trọng tác dụng lên hệ cần – vòi khi cần trục làm việc; ta dùng kết cấu thép hệ cần – vòi là
kết cấu hộp (được hàn từ các tấm thép lại với nhau hoặc các tấm thép được liên kết với
nhau bằng mối ghép bulông). Kết cấu hệ cần – vòi như hình vẽ:
Chú thích: 1-Cần; 2-vòi; 3-Cáp giằng vòi.
Vật liệu để chế tạo cần trục là thép CT3; các đặc trung của thép CT3:
- Modun đàn hồi khi kéo: E = 2,1.10
6
kG/cm
2
- Modun đàn hồi trượt: G = 0,81.10
6
kG/cm
2
- Giới hạn chảy:
c
σ
= 2400 – 2800 kG/cm
2
- Giới hạn bền:
b
σ
= 3800 – 4200 kG/cm

2

- Độ dai va đập: a
k
= 50 – 100 J/ cm
2

3
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
- Khối lượng riêng:
γ
= 7,83 T/ m
3

- Độ dãn dài khi đứt:
0
ε
= 21%
- Ứng suất cho phép lớn nhất:
-
[ ]
180
5,1
270
===
n
c
σ
σ
(

2
/ mmN
) = 18 (KG/mm
2
)
II- Các thông số của cần trục chân đế kiểu mâm quay
(kiểu KIROV):
- Sức nâng: Q = 16 T
- Tầm với: R
max
= 30 m
R
min
= 8 m
- Chiều cao nâng: H = 24 m
- Chiều dài cần: L = 27 m
- Chiều dài vòi: L
v
= a+b = 11 m
- Trọng lượng cần: G
c
= 14 T
- Trọng lượng vòi: G
v
= 4 T
- Tốc độ quay: n = 1,5 vòng/phút
- Vận tốc nâng: v
n
= 50 m/phút
- Vận tốc di chuyển: v

dc
= 22 m/phút
- Chế độ làm việc: Trung Bình CĐ = 25%
III- Các trường hợp tải trọng và tổ hợp tải trọng:
1- Bảng tổ hợp tải trọng:
Khi cần trục làm việc,cần trục phải chịu tác dụng của nhiều loại tải trọng khác nhau.
Bao gồm cả tải trọng động và tải trọng tĩnh. Tải trọng có thể tác dụng thường xuyên hoặc
không thường xuyên; tác dụng theo phương ngang hoặc phương thẳng đứng. Từ sự phức
tạp đó, để thuận lợi cho việc tính toán, người ta chia ra thành các trường hợp tải trọng.
Một trường hợp tải trọng bao gồm nhiều tổ hợp tải trọng.
Loại tải trọng
Trường hợp tải trọng
I II III
[ ]
Irk
n/
σσ
=
[ ]
IIc
n/
σσ
=
[ ]
IIIc
n/
σσ
=
Tổ hợp tải trọng
I

a
I
b
II
a
II
b
III
4
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
Trọng lượng bản thân
các cấu kiện G G G G G
Trọng lượng hàng nâng
có tính đến hệ số động
ψ
.
I td
Q
ψ
.
Q
.
II td
Q
ψ
Q -
Lực quán tính khi khởi
động(hãm) cơ cấu thay
đổi tầm với.
- - - F

qt
tv
-
Góc nghiêng của cáp
treo hàng -
α
I
-
α
II
-
Tải trọng gió tác dụng
len kết cấu - - P
g
II
P
g
II
P
g
III
a- Các trường hợp tải trọng:
- Trường hợp tải trọng I: Máy trục làm việc bình thường trong điều kiện tải trọng tiêu
chuẩn. Các tải trọng tác dụng lên máy trục là các tải trọng tiêu chuẩn.Tải trọng động được
quy về tải trọng tương đương. Trường hợp này để tính toán máy trục theo độ bền và độ
bền mỏi.
- Trường hợp II: Tải trọng cực đại ở trạng thái làm việc. Đó là các tải trọng giới hạn tác
dụng lên máy trục khi làm việc ở điều kiện nặng nhất với tải trọng nâng đúng tiêu
chuẩn.Trường hợp này để tính toán máy trục theo độ bền và độ ổn định.
- Trường hợp III: Tải trọng cực đại ở trạng thái không làm việc. Các tải trọng như: Trọng

lượng bản thân, tải trọng gió bão, tải trọng lắc động và sóng. Trường hợp này để tiến
hành kiểm tra độ bền kết cấu và ổn định cần trục.
b- Tổ hợp tải trọng:
- Tổ hợp I
a
, II
a
: Cần trục đứng yên, chỉ có một cơ cấu nâng làm việc. Khởi động(phanh
hãm) cơ cấu nâng một cách từ từ (I
a
), hay đột ngột (II
a
).
- Tổ hợp I
b
, II
b
: Cần trục dứng yên, chỉ có một cơ cấu thay dổi tầm với làm việc. Khởi
động (phanh hãm) cơ cấu thay đổi tầm với một cách từ từ (I
b
), hay đột ngột (II
b
).
- Tổ hợp III: Cần trục không làm việc, chịu tác dụng của gió bão.
IV- Tính toán kết cấu thép vòi:
1- Tại tầm với lớn nhất - Tính theo tổ hợp II
a:
a- Các thông số:
β = 75
0

a = 8 m
δ = 30
0
b = 3 m
5
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
γ = 20
0
L
v
= 11 m
b- Các lực tác dụng lên vòi:
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R
Bx
R
Cx
G
vx
G
vy
B
C

- Trọng lượng bản thân: G
v
= 4 T = 4000 kG
Coi trọng lượng bản thân vòi là phân bố đều trên suốt chiều dài của vòi. Và
được phân tích thành 2 thành phần G
vx
và G
vy
. Ta có:
2 2
4000
364
11
vx vy
G G kG
+ = =
- Trọng lượng hàng tương đương: Q
td
=
.
II
Q
ψ
= 1,3.16000 = 208000 kG
Với
1,3
II
ψ
=
(Tra bảng 4.3; trang 264; sách KCKLMT) chế độ làm việc Trung Bình.

- Lực căng cáp nâng hàng theo hướng cuốn cáp là:
S
c
=
20800
. 1.0,98
td
Q
a
η
=
= 21225 kG
Ta có sơ đồ tính toán:
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R
Bx
R
Cx
G
vx
G
vy
B

C
1
1
2
2
Theo sơ đồ trên ta có:
6
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
-
0
.sin 363,6.sin20 124,4
11
v
vx
G
G kG
γ
= = =
-
0
.cos 363,6.cos 20 341,7
11
v
vy
G
G kG
γ
= = =
-
0

.sin 20800.sin20 7114
x td
Q Q kG
γ
= = =
-
0
.cos 20800.cos20 19546
y td
Q Q kG
γ
= = =
c- Xác định các phản lực lên gối tựa:
+
2
0 . . . 0
2
v
C y v vy By
L
M Q L G R b
= ⇒ + − =
∑
2
2
11
. . 19546.11 341,7.
2 2
75560
3

v
y v vy
By
L
Q L G
R kG
b
+ +
⇒ = = =
Vì:
.cos
Bx B
R R
β
=
;
.sin
By B
R R
β
=
;
0
cot .cot 75560.cot 75 20246
Bx
Bx By
By
R
ag R R ag ag kG
R

β β
⇒ = ⇒ = = =
+
2 2
0 . . . . 0
2 2
B y vy Cy vy
a b
M Q a G R b G
= ⇒ + − − =
∑
2 2 2 2
8 3
. . . 19546.8 341,7. 341,7.
2 2 2 2
56280
3
y vy vy
Cy
a b
Q a G G
R kG
b
+ − + −
⇒ = = =
vì:
.cos
Cx C
R R
δ

=
;
.sin
Cy C
R R
δ
=
;
0
cot .cot 56280.cot 30 97480
Cx
Cx Cy
Cy
R
ag R R ag ag kG
R
δ δ
⇒ = ⇒ = = =
+Xét tại mặt cắt 1-1, cách A về bên phải một khoảng z:
Mx = -(Qy.z + Gvy.z.z/ 2)
z=0

⇒ Mx = 0
z=8

⇒ Mx = - 167300 kGm
Q = -(Qy+Gvy.Z)
z=0

⇒ Q = - 19546 KG

z=8 ⇒ Q = - 22280 kG
N=Qx+Gvx.z
z=0 ⇒ N = 7114kG
z=8⇒ N = 8110 kG
7
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
+ Xét tại mặt cắt (2-2); cách C một khoảng z:
Mx = - (Rcy.Z+ Gvy.Z.Z/ 2)
z=0 ⇒ Mx=0
z=3 ⇒ Mx= - 167300 kGm
Q = (Rcy+Gvy.z)
Z=0 ⇒ Q = 56280 kG
Z=3 ⇒ Q = 57305 kG
N = Rcx-Gvx.Z
Z=0 ⇒ N = 97480 kG
Z=3 ⇒ N = 97107 kG .
Ta có biểu đồ nội lực như sau:
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R
Bx
R
Cx
G

vx
G
vy
B
C
1
1
2
2
M
x (kGm)
Q
y (kG)
N (kG)
167300
56280
57305
19546
22280
7114
97107
- Tính theo tổ hợp II
b
:
a- Trong mặt phẳng thẳng đứng:
Các lực tác dụng len vòi:
+ Trọng lượng bản thân vòi: G
v
= 4 T = 4000 kG
+ Trọng lượng hàng: Q = 16 T = 16000 kG

8
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
+ Lực căng cáp nâng hàng: S
c
=
16000
. 1.0,98
Q
a
η
=
= 16327 kG
+ Lực quán tính khi thay đổi tầm với: F
qt
= 0,1.G
v
= 400 kG
+ Coi lực quán tính là lực phân bố đều trên chiều dài của vòi:
f
qt
=
400
36,4 /
11
qt
v
F
kG m
L
= =

b- Ta có sơ đồ tính:
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R
Bx
R
Cx
G
vx
G
vy
B
C
1
1
2
2
f
qt
Dựa vào sơ đồ tính ta có:
-
0
.sin 363,6.sin20 124,4
11

v
vx
G
G kG
γ
= = =
-
0
.cos 363,6.cos20 341,7
11
v
vy
G
G kG
γ
= = =
-
0
.sin 16000.sin20 5472
x
Q Q kG
γ
= = =
-
0
.cos 16000.cos 20 15035
y
Q Q kG
γ
= = =

c- Xác định các phản lực lên gối tựa:
+
2 2
0 . . . . 0
2 2
v v
C y v vy qt By
L L
M Q L G f R b
= ⇒ + + − =
∑
9
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
2 2
2 2
11 11
. . . 15035.11 341,7. 36,4.
2 2 2 2
62753
3
v v
y v vy qt
By
L L
Q L G f
R kG
b
+ + + +
⇒ = = =
Vì:

.cos
Bx B
R R
β
=
;
.sin
By B
R R
β
=
;
0
cot .cot 62753.cot 75 16815
Bx
Bx By
By
R
ag R R ag ag kG
R
β β
⇒ = ⇒ = = =
+
2 2 2 2
0 . . . . . . 0
2 2 2 2
B y vy qt Cy vy qt
a a b b
M Q a G f R b G f
= ⇒ + + − − − =

∑
2 2 2 2
. . .
2 2
y vy qt
Cy
a b a b
Q a G f
R
b
− −
+ +
⇒ =
2 2 2 2
8 3 8 3
15035.8 341,7. 36,4.
2 2
43560
3
Cy
R kG
− −
+ +
= =
vì:
.cos
Cx C
R R
δ
=

;
.sin
Cy C
R R
δ
=
;
0
cot .cot 43560.cot 30 75448
Cx
Cx Cy
Cy
R
ag R R ag ag kG
R
δ δ
⇒ = ⇒ = = =
+Xét tại mặt cắt 1-1, cách A về bên phải một khoảng z:
Mx = -(Qy.z + Gvy.z.z/ 2)
z=0

⇒ Mx = 0
z=8

⇒ Mx = - 131214 kGm
Q = -(Qy+Gvy.Z)
z=0

⇒ Q = - 15035 KG
z=8 ⇒ Q = - 17770 kG

N=Qx+Gvx.z
z=0 ⇒ N = 5472 kG
z=8⇒ N = 6467 kG
+ Xét tại mặt cắt (2-2); cách C một khoảng z:
Mx = - (Rcy.Z+ Gvy.Z.Z/ 2)
z=0 ⇒ Mx=0
z=3 ⇒ Mx= - 131214 kGm
Q = (Rcy+Gvy.z)
Z=0 ⇒ Q = 43560 kG
Z=3 ⇒ Q = 44585 kG
10
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
N = Rcx-Gvx.Z
Z=0 ⇒ N = 75448 kG
Z=3 ⇒ N = 75075 kG .
Ta có biểu đồ nội lực như sau:
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R
Bx
R
Cx
G
vx

G
vy
B
C
1
1
2
2
f
qt
M
x (kGm)
Q
y (kG)
N (kG)
131214
43560
44585
15035
17770
75075
75448
d- Trong mặt phẳng nằm ngang:
- Các lực tác dụng lên vòi:
+ Lực ngang do mã hàng bị nghiêng:
0
. 16000. 10 2821T Q tg tg kG
α
= = =
+Tải trọng gió tác dụng theo phương ngang là tải trọng phân bố đều:

P
g
v
= p
v
.F
v

Trong đó: - p
v
: là áp lực gió lên vòi. p
v
= q
0
.n.c.η.β
q
0:
là áp suất động của gió ở độ cao 10m so với mặt đất; ở trạng thái làm việc
lấy q
0
= 15 kG/m
2
.
n: là hệ số hiệu chỉnh tăng áp phụ thuộc vào độ cao so với mặt đất. Cần trục
làm việc ở độ cao 20
÷
30 m. Tra bảng 4.5, trang 91, sách KCKLMT. Ta lấy n = 1,5.
c: là hệ số khí động học của kết cấu. Hệ cần vòi có kết cấu là dầm hộp. Tra
bảng 4.6 trang91, sách KCKLMT. Chọn c =1.4.
η: là hệ số quá tải. Tính theo phương pháp ứng suất cho phép lấy η=1.

11
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
β: là hệ số kể tới tác động của gió. Chọn β = 1.
⇒
p
v
= q
0
.n.c.η.β = 15.1,5.1,4 = 31,5kG/m
2
.
- F
v
: là diện tích chắn gió của vòi. F
v
= 15 m
2
.
Vậy tải trọng gió tác dụng lên vòi là: P
g
v
= p
v
.F
v
= 31,5.15 = 472,5 kG.
Lực gió tác dụng lên vòi phân bố đều theo chiều dài của vòi:
472,5
43 /
11

v
g
g
v
P
q kG m
L
⇒ = = =
+ Lực giằng vòi R
g
.
+ Các moment xoắn M
c
và M
g
tác dụng lên vòi và giằng do lực ngang T gây ra.
Dựa vào sơ đồ tính ta có:
. .
c g g
M M T a R b
+ = −
Gọi độ cứng của cần và giằng vòi lần lượt là C
c
và C
g
; độ cứng chống xoắn của vòi và
giằng lần lượt là G
c
và G
g

.
2
( . . ).
. ( )(1 )
c g c
g
c
c g c
g
a b C G G T
R
C
b C G G
C
− −
⇒ = =
+ + +
. .
1
g
c
g
c
T a b R
M
G
G
−
= =
+

.
g
g c
c
G
M M
G
= =
2- Tại tầm với trung bình R
tb
– Tính theo tổ hợp II
a
:
a- Các thông số:
β
= 75
0
a = 8 m
δ
= -7
0
b = 3 m
γ
= 50
0
L
v
= 11 m
b- Các lực tác dụng lên vòi:
12

Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R
Bx
R
Cx
G
vx
G
vy
B
C
- Trọng lượng bản thân: G
v
= 4 T = 4000 kG
Coi trọng lượng bản thân vòi là phân bố đều trên suốt chiều dài của vòi. Và
được phân tích thành 2 thành phần G
vx
và G
vy
. Ta có:
2 2
4000

364
11
vx vy
G G kG
+ = =
- Trọng lượng hàng tương đương: Q
td
=
.
II
Q
ψ
= 1,3.16000 = 208000 kG
Với
1,3
II
ψ
=
(Tra bảng 4.3; trang 264; sách KCKLMT) chế độ làm việc Trung Bình.
- Lực căng cáp nâng hàng theo hướng cuốn cáp là:
S
c
=
20800
. 1.0,98
td
Q
a
η
=

= 21225 kG
Ta có sơ đồ tính toán:
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R
Bx
R
Cx
G
vx
G
vy
B
C
1
1
2
2
Theo sơ đồ trên ta có:
-
0
.sin 363,6.sin50 279
11
v

vx
G
G kG
γ
= = =
-
0
.cos 363,6.cos50 234
11
v
vy
G
G kG
γ
= = =
13
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
-
0
.sin 20800.sin50 15934
x td
Q Q kG
γ
= = =
-
0
.cos 20800.cos50 13370
y td
Q Q kG
γ

= = =
c- Xác định các phản lực lên gối tựa:
+
2
0 . . . 0
2
v
C y v vy By
L
M Q L G R b
= ⇒ + − =
∑
2
2
11
. . 13370.11 234.
2 2
53742
3
v
y v vy
By
L
Q L G
R kG
b
+ +
⇒ = = =
Vì:
.cos

Bx B
R R
β
=
;
.sin
By B
R R
β
=
;
0
cot .cot 53742.cot 75 14400
Bx
Bx By
By
R
ag R R ag ag kG
R
β β
⇒ = ⇒ = = =
+
2 2
0 . . . . 0
2 2
B y vy Cy vy
a b
M Q a G R b G
= ⇒ + − − =
∑

2 2 2 2
8 3
. . . 13370.8 234. 234.
2 2 2 2
37800
3
y vy vy
Cy
a b
Q a G G
R kG
b
+ − + −
⇒ = = =
vì:
.cos
Cx C
R R
δ
=
;
.sin
Cy C
R R
δ
=
;
0
cot .cot 37800.cot ( 7) 307856
Cx

Cx Cy
Cy
R
ag R R ag ag kG
R
δ δ
⇒ = ⇒ = = − =−
+Xét tại mặt cắt 1-1, cách A về bên phải một khoảng z:
Mx = -(Qy.z + Gvy.z.z/ 2)
z=0

⇒ Mx = 0
z=8

⇒ Mx = - 114453 kGm
Q = -(Qy+Gvy.Z)
z=0

⇒ Q = - 13370 KG
z=8 ⇒ Q = - 15242kG
N=Qx+Gvx.z
z=0 ⇒ N = 15934 kG
z=8⇒ N = 18166 kG
+ Xét tại mặt cắt (2-2); cách C một khoảng z:
Mx = - (Rcy.Z+ Gvy.Z.Z/ 2)
z=0 ⇒ Mx=0
14
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
z=3 ⇒ Mx= 114453 kGm
Q = (Rcy+Gvy.z)

Z=0 ⇒ Q = 37800 kG
Z=3 ⇒ Q = 38502 kG
N = Rcx-Gvx.Z
Z=0 ⇒ N = -307856 kG
Z=3 ⇒ N = - 308693 kG .
Ta có biểu đồ nội lực như sau:
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R
Bx
R
Cx
G
vx
G
vy
B
C
1
1
2
2
M
x (kGm)

Q
y (kG)
N (kG)
114453
37800
38502
13370
15242
15934
308693
- Tính theo tổ hợp II
b
:
a- Trong mặt phẳng thẳng đứng:
Các lực tác dụng lên vòi:
+ Trọng lượng bản thân vòi: G
v
= 4 T = 4000 kG
+ Trọng lượng hàng: Q = 16 T = 16000 kG
+ Lực căng cáp nâng hàng: S
c
=
16000
. 1.0,98
Q
a
η
=
= 16327 kG
15

Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
+ Lực quán tínhtiếp tuyến khi thay đổi tầm với:
F
qt
= 0,1.G
v
= 400 kG
+ Coi lực quán tính là lực phân bố đều trên chiều dài của vòi:
f
qt
=
400
36,4 /
11
qt
v
F
kG m
L
= =
Ta có sơ đồ tính:
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R

Bx
R
Cx
G
vx
G
vy
B
C
1
1
2
2
f
qt
Dựa vào sơ đồ tính ta có:
-
0
.sin 363,6.sin50 279
11
v
vx
G
G kG
γ
= = =
-
0
.cos 363,6.cos50 234
11

v
vy
G
G kG
γ
= = =
-
0
.sin 16000.sin50 12258
x
Q Q kG
γ
= = =
-
0
.cos 16000.cos50 10285
y
Q Q kG
γ
= = =
* Xác định các phản lực lên gối tựa:
+
2 2
0 . . . . 0
2 2
v v
C y v vy qt By
L L
M Q L G f R b
= ⇒ + + − =

∑
16
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
2 2
2 2
11 11
. . . 10285.11 234. 36,4.
2 2 2 2
43165
3
v v
y v vy qt
By
L L
Q L G f
R kG
b
+ + + +
⇒ = = =
Vì:
.cos
Bx B
R R
β
=
;
.sin
By B
R R
β

=
;
0
cot .cot 43165.cot 75 11566
Bx
Bx By
By
R
ag R R ag ag kG
R
β β
⇒ = ⇒ = = =
+
2 2 2 2
0 . . . . . . 0
2 2 2 2
B y vy qt Cy vy qt
a a b b
M Q a G f R b G f
= ⇒ + + − − − =
∑
2 2 2 2
. . .
2 2
y vy qt
Cy
a b a b
Q a G f
R
b

− −
+ +
⇒ =
2 2 2 2
8 3 8 3
10285.8 234. 36,4.
2 2
29905
3
Cy
R kG
− −
+ +
= =
vì:
.cos
Cx C
R R
δ
=
;
.sin
Cy C
R R
δ
=
;
0
cot
.cot 29905.cot ( 7) 243557

Cx
Cy
Cx Cy
R
ag
R
R R ag ag kG
δ
δ
⇒ =
⇒ = = − = −
+Xét tại mặt cắt 1-1, cách A về bên phải một khoảng z:
Mx = -(Qy.z + Gvy.z.z/ 2)
z=0

⇒ Mx = 0
z=8

⇒ Mx = - 90768 kGm
Q = -(Qy+Gvy.Z)
z=0

⇒ Q = - 10285 KG
z=8 ⇒ Q = - 12157 kG
N=Qx+Gvx.z
z=0 ⇒ N = 12258 kG
z=8⇒ N = 14490 kG
+ Xét tại mặt cắt (2-2); cách C một khoảng z:
Mx = - (Rcy.Z+ Gvy.Z.Z/ 2)
z=0 ⇒ Mx=0

z=3 ⇒ Mx= - 90768 kGm
17
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
Q = (Rcy+Gvy.z)
Z=0 ⇒ Q = 29905 kG
Z=3 ⇒ Q = 30607 kG
N = Rcx-Gvx.Z
Z=0 ⇒ N = -243557 kG
Z=3 ⇒ N = -244394 kG .
Ta có biểu đồ nội lực như sau:
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R
Bx
R
Cx
G
vx
G
vy
B
C
1
1

2
2
f
qt
M
x (kGm)
Q
y (kG)
N (kG)
90768
29905
30607
10285
12157
12258
243557
3- tính toán vòi tại tầm với nhỏ nhất
- Tính theo tổ hợp II
a
:
a- Các thông số:
β = 75
0
a = 8 m
δ = 61
0
b = 3 m
γ = 85
0
L

v
= 11 m
b- Các lực tác dụng lên vòi:
18
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R
Bx
R
Cx
G
vx
G
vy
B
C
- Trọng lượng bản thân: G
v
= 4 T = 4000 kG
Coi trọng lượng bản thân vòi là phân bố đều trên suốt chiều dài của vòi. Và
được phân tích thành 2 thành phần G
vx
và G

vy
. Ta có:
2 2
4000
364
11
vx vy
G G kG
+ = =
- Trọng lượng hàng tương đương: Q
td
=
.
II
Q
ψ
= 1,3.16000 = 208000 kG
Với
1,3
II
ψ
=
(Tra bảng 4.3; trang 264; sách KCKLMT) chế độ làm việc Trung Bình.
- Lực căng cáp nâng hàng theo hướng cuốn cáp là:
S
c
=
20800
. 1.0,98
td

Q
a
η
=
= 21225 kG
Ta có sơ đồ tính toán:
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R
Bx
R
Cx
G
vx
G
vy
B
C
1
1
2
2
Theo sơ đồ trên ta có:
19

Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
-
0
.sin 363,6.sin85 362,2
11
v
vx
G
G kG
γ
= = =
-
0
.cos 363,6.cos85 31,7
11
v
vy
G
G kG
γ
= = =
-
0
.sin 20800.sin85 20721
x td
Q Q kG
γ
= = =
-
0

.cos 20800.cos85 1813
y td
Q Q kG
γ
= = =
c- Xác định các phản lực lên gối tựa:
+
2
0 . . . 0
2
v
C y v vy By
L
M Q L G R b
= ⇒ + − =
∑
2
2
11
. . 1813.11 31,7.
2 2
7287
3
v
y v vy
By
L
Q L G
R kG
b

+ +
⇒ = = =
Vì:
.cos
Bx B
R R
β
=
;
.sin
By B
R R
β
=
;
0
cot .cot 7287.cot 75 1953
Bx
Bx By
By
R
ag R R ag ag kG
R
β β
⇒ = ⇒ = = =
+
2 2
0 . . . . 0
2 2
B y vy Cy vy

a b
M Q a G R b G
= ⇒ + − − =
∑
2 2 2 2
8 3
. . . 1813.8 31,7. 31,7.
2 2 2 2
5125
3
y vy vy
Cy
a b
Q a G G
R kG
b
+ − + −
⇒ = = =
vì:
.cos
Cx C
R R
δ
=
;
.sin
Cy C
R R
δ
=

;
0
cot .cot 5125.cot 61 2841
Cx
Cx Cy
Cy
R
ag R R ag ag kG
R
δ δ
⇒ = ⇒ = = =
+Xét tại mặt cắt 1-1, cách A về bên phải một khoảng z:
Mx = -(Qy.z + Gvy.z.z/ 2)
z=0

⇒ Mx = 0
z=8

⇒ Mx = - 15519 kGm
Q = -(Qy+Gvy.Z)
z=0

⇒ Q = - 1813 KG
20
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
z=8 ⇒ Q = - 2067 kG
N=Qx+Gvx.z
z=0 ⇒ N = 2072 kG
z=8⇒ N = 4970 kG
+ Xét tại mặt cắt (2-2); cách C một khoảng z:

Mx = - (Rcy.Z+ Gvy.Z.Z/ 2)
z=0 ⇒ Mx=0
z=3 ⇒ Mx= - 15518 kGm
Q = (Rcy+Gvy.z)
Z=0 ⇒ Q = 5125 kG
Z=3 ⇒ Q = 5220 kG
N = Rcx-Gvx.Z
Z=0 ⇒ N = 2841 kG
Z=3 ⇒ N = 1755 kG .
Ta có biểu đồ nội lực như sau:
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R
Bx
R
Cx
G
vx
G
vy
B
C
1
1

2
2
M
x (kGm)
Q
y (kG)
N (kG)
15519
5125
5220
1813
2067
2072
2841
- Tính theo tổ hợp II
b
:
a- Trong mặt phẳng thẳng đứng:
Các lực tác dụng len vòi:
+ Trọng lượng bản thân vòi: G
v
= 4 T = 4000 kG
+ Trọng lượng hàng: Q = 16 T = 16000 kG
21
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
+ Lực căng cáp nâng hàng: S
c
=
16000
. 1.0,98

Q
a
η
=
= 16327 kG
+ Lực quán tính khi thay đổi tầm với: F
qt
= 0,1.G
v
= 400 kG
+ Coi lực quán tính là lực phân bố đều trên chiều dài của vòi:
f
qt
=
400
36,4 /
11
qt
v
F
kG m
L
= =
b- Ta có sơ đồ tính:
Q
x
Q
y
R
By

R
Cy
R
Bx
R
Cx
G
vx
G
vy
B
C
1
1
2
2
f
qt
Dựa vào sơ đồ tính ta có:
-
0
.sin 363,6.sin85 362, 2
11
v
vx
G
G kG
γ
= = =
-

0
.cos 363,6.cos85 31,7
11
v
vy
G
G kG
γ
= = =
-
0
.sin 16000.sin85 15939
x
Q Q kG
γ
= = =
-
0
.cos 16000.cos85 1395
y
Q Q kG
γ
= = =
c- Xác định các phản lực lên gối tựa:
+
2 2
0 . . . . 0
2 2
v v
C y v vy qt By

L L
M Q L G f R b
= ⇒ + + − =
∑
2 2
2 2
11 11
. . . 1395.11 31,7. 36, 4.
2 2 2 2
6488
3
v v
y v vy qt
By
L L
Q L G f
R kG
b
+ + + +
⇒ = = =
Vì:
.cos
Bx B
R R
β
=
;
.sin
By B
R R

β
=
;
0
cot .cot 6488.cot 75 1739
Bx
Bx By
By
R
ag R R ag ag kG
R
β β
⇒ = ⇒ = = =
22
Đồ án môn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
+
2 2 2 2
0 . . . . . . 0
2 2 2 2
B y vy qt Cy vy qt
a a b b
M Q a G f R b G f
= ⇒ + + − − − =
∑
2 2 2 2
. . .
2 2
y vy qt
Cy
a b a b

Q a G f
R
b
− −
+ +
⇒ =
2 2 2 2
8 3 8 3
1395.8 31,7. 36,4.
2 2
4344
3
Cy
R kG
− −
+ +
= =
vì:
.cos
Cx C
R R
δ
=
;
.sin
Cy C
R R
δ
=
;

0
cot .cot 4344.cot 61 2408
Cx
Cx Cy
Cy
R
ag R R ag ag kG
R
δ δ
⇒ = ⇒ = = =
+Xét tại mặt cắt 1-1, cách A về bên phải một khoảng z:
Mx = -(Qy.z + Gvy.z.z/ 2)
z=0

⇒ Mx = 0
z=8

⇒ Mx = - 13175 kGm
Q = -(Qy+Gvy.Z)
z=0

⇒ Q = - 1395 KG
z=8 ⇒ Q = - 1649 kG
N=Qx+Gvx.z
z=0 ⇒ N = 15939 kG
z=8⇒ N = 18837 kG
+ Xét tại mặt cắt (2-2); cách C một khoảng z:
Mx = - (Rcy.Z+ Gvy.Z.Z/ 2)
z=0 ⇒ Mx=0
z=3 ⇒ Mx= - 13175 kGm

Q = (Rcy+Gvy.z)
Z=0 ⇒ Q = 4344 kG
Z=3 ⇒ Q = 4439 kG
N = Rcx-Gvx.Z
Z=0 ⇒ N = 2408 kG
Z=3 ⇒ N = 3495 kG .
Ta có biểu đồ nội lực như sau:
23
Đồ án mơn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
Q
x
Q
y
R
By
R
Cy
R
Bx
R
Cx
G
vx
G
vy
B
C
1
1
2

2
f
qt
M
x (kGm)
Q
y (kG)
N (kG)
13175
4344
4439
1395
1649
15939
2408
V- Kiểm tra điều kiện bền của vòi:
1. Tại mặt cắt B –B
M = 322188( KGm ) , Q = 79825 ( KG ) , N = 33478 ( KG )
*Kích thước mặt cắt chọn sơ bộ


* diện tích tiết diện :
24
Đồ án mơn học: KẾT CẤU KIM LOẠI MÁY TRỤC
)(514002760023800
)(2760013800.2
)(1380030.460.
2
)(2380011900.2
)(1190010.1190.

2
2
2
2
021
2
2
21
mmFFFF
mmF
mmHFF
F
mmF
mmBFF
F
tbi
t
ttt
t
b
bbb
b
=+=+=∑=
==⇒
=====
==⇒
=====
δ
δ
* Xác đònh momen quán tính của tiết diện đối với trục X và Y

- Xét tấm biên :
)(10.14,0
12
10.1190
12
.
)(99167
12
10.1190
12
.
410
3
3
21
4
3
3
21
mm
B
JJ
mm
B
JJ
b
yy
b
xx
====

====
δ
δ
Tònh tiến hệ trục (X
1
O
1
Y) và (X
2
O
2
Y) về hệ trục OXY với khoảng cách
trục






=
+
=
+
=
=
)(235
2
10460
2
0

0
0
0
mm
H
Y
X
b
δ
Ta được :
)(10.147.
)(10.37411900.23599167.
47
2
2
02
0
2
0
1
472
2
2
02
0
2
0
1
mmFXJJJ
mmFYJJJ

byyy
bxxx
=+==
=+=+==
- Xét 2 tấm thành :
)(84375
12
460.30
12
.
)(10.375,3
12
460.30
12
.
4
3
0
3
43
47
3
3
0
43
mm
H
JJ
mm
H

JJ
t
yy
t
xx
====
====
δ
δ
Tònh tiến hệ trục (XO
3
Y
3
) và (XO
4
Y
4
) về hệ trục OXY với khoảng cách
trục:





=
=
+
=
+
=

0
)(610
2
301190
2
0
0
0
Y
mm
B
X
t
δ
Ta được :
)(10.147.
)(4921875020460.099167.
47
2
2
02
0
2
0
1
42
2
2
02
0

2
0
1
mmFXJJJ
mmFYJJJ
byyy
bxxx
=+==
=+=+==
25