kết cấu kim loại máy trục

Kết cấu kim loại máy trục
V- Ki ể m tra di ề u ki ệ n b ề n c ủ a v :
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 :
)(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
1
Kết cấu kim loại máy trục
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
=+==
=+=+==
- Xét toàn bộ mặt cắt tiết diện :
( )
( )
)(10.5762
)(10.3522
470
3
0

1
470
3
0
1
mmJJJ
mmJJJ
yyY
xxX
=+=
=+=
Momen chống uốn của tiết diện đối với trục X
)(10.213
165
10.352
35
7
max
mm
Y
J
W
X
X
===
Momen chống uốn của tiết diện đối với trục Y
)(10.82
700
10.576
35

7
max
mm
X
J
W
Y
Y
===
* vậy ta có :
Ứng suất pháp lớn nhất sinh ra trên tiết diện:
2
Kết cấu kim loại máy trục
2
5
max
max
/72,2
10.213
322188
114000
337480
mmKG
W
M
W
M
F
N
X

X
Y
Y
=+=
++=
σ
σ
- Ứùng suất tiếp do Q gây ra :
c
xx
c
xd
Qd
bJ
SQ
.
.
=
τ
Q : lực cắt lớn nhất tại tiết diện
Q = 79825 ( KG )
S
c
x
: Momen tónh các phần bò cắt bỏ đối với trục X
( )
36
10.04,55
2
330

.9000)75330.(210000
2
mm
H
FHFS
tbb
c
x
=+−=






+−=
δ
J
x
: Momen quán tính của tiết diện đối với trục x, J
x
= 352.10
7
( mm
4
)
b
x
c
: Chiều rộng tiết diện bò cắt

b
c
x
= 2.
δ
t
= 2.15 = 30 ( mm )
)/(16,4
30.10.352
10.04,55.79825
2
7
6
mmKG
Qd
==
τ
- Ứng suất tương đương
22222
max
/7,716,4.372,23 mmKG
td
=+=+=
τσσ
< [
σ
] = 18 KG/mm
2
Vậy tiết diện mặt cắt thỏa mãn điều kiện bền
VI- KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH

1- Kiểm tra ổn đònh dầm chính :
* Ổn đònh cục bộ dưới tác dụng ứng suất pháp do momen uốn M gây ra tại mặt cắt
nguy hiểm :
- Đặc trưng hình học của dầm tại mặt cắt nguy hiểm :
J
X
= 352.10
7
mm
4

J
Y
= 376.10
7
mm
4

F = 51400 mm
4

3
δ
γ
o
R
o'
q
cy
q

cx
R
Fy
b
a
R
o''
s
b
R
b
Kết cấu kim loại máy trục
Ta có :
mm
F
J
i
X
8,234
63800
10.352
7
min
===
Độ mảnh của thanh :
1,61
8,234
16000.1.
min
===

i
l
µ
λ

µ
= 1 ( theo [4] )
tra bảng 10-2 [7] ta được
ϕ
= 0,81
Vậy:
[ ]
22
/5,1418.81,0./5,6
51400
337480
mmNmmN
n
==≤==
σϕσ
Dầm đủ ổn đònh
VII-: TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP CẦN
1- VỊ TRÍ TẦM VỚI LỚN NHẤT.
TỔ HP
ΙΙ
a
1. Các thông số:
δ
= 50
0

a = 18 m
γ
= 30
0
b = 5 m
L
c
= 23 m
2. Các lực tác dụng lên cần:
 Trọng lượng bản thân cần phân bố đều theo chiều dài cần:
q
c
=
27
16000
=
c
c
L
G
= 593 KG/m
Phân tích q
c
thành 2 thành phần : vuông góc với trục cần và dọc theo trục cần.
+ q
cx
= q
c
.sin
γ

= 593.sin 30
0
=296.5 KG/m
+ q
cy
= q
c
.cos
γ
= 593.cos 30
0
=513.5 KG/m
4
δ
γ
o
R
o'
f
qt
q
cx
R
B
R
Fy
b
a
R
o''

q
cy
S
B
Kết cấu kim loại máy trục
 Phản lực tại chốt liên kết cần và vòi:
R
B
=
ByBx
RR
22
+
= 166931 KG
S
B
=
ByBx
SS
22
+
= 39183 KG
1. Các phản lực gối tựa:
Phản lực trong thanh răng R
F


∑
Mo=0
⇔

R
F
sin 50
0
.b- q
cy
.L.L/ 2=0
R
F
=363234 KG
+Xét mặt cắt (1-1)
Mx=- q
cy.
z.z/ 2
Z =0
⇒
Mx=0
Z=18
⇒
Mx=-85212KG
Q=- q
cy
.z
Z=0
⇒
Q=0
Z=18
⇒
Q=-9468 KG
N= R

B
+ q
cx
z+ S
B
Z=0
⇒
N=206114KG
Z=18
⇒
N=211586 KG
+Xét mặt cắt (2-2)
Mx=- q
cy
.(z+18).(z+18/ 2)- R
Fy
.z
Z=0
⇒
Mx=-85212KG
Z=5
⇒
Mx=0
Q=- q
cy
.(z+18)+ R
Fy
Z=0
⇒
Q=-9468 KG

Z=5
⇒
Q=15727 KG
N= R
B
+ q
cx
.(z+18) + S
B
+ R
Fx
. cos
δ
Z=0
⇒
N=206114KG
Z =5
⇒
N=279845 K
TỔ HP
ΙΙ
b
1. Trong mặt phẳng thẳng đứng:
Các lực tác dụng :
5
Kết cấu kim loại máy trục
 Trọng lượng bản thân cần phân bố đều theo chiều dài cần:
q
c
=

27
1600
=
c
c
L
G
= 593 KG/m
Phân tích q
c
thành 2 thành phần : vuông góc với trục cần và dọc theo trục cần.
+ q
cx
= q
c
.sin
γ
= 593.sin 30
0
=296.5 KG/m
+ q
cy
= q
c
.cos
γ
= 593.cos 30
0
=513.5 KG/m
 Phản lực tại chốt liên kết cần và vòi:

R
B
=
ByBx
RR
22
+
= 166936 KG
S
B
=
ByBx
SS
22
+
=32653 KG
 Lực quán tính tiếp tuyến của cần khi thay đổi tầm với coi như phân bố đều theo
chiều dài cần:
f
qt
=
27
1,0
c
c
qt
G
L
F
=

=
27
16000.1,0
= 59.26 KG/m
Các phản lực gối tựa:
 Phản lực trong thanh răng R
F
 Phản lực gối tựa tại chốt đuôi cần R
o’
, R
o’’


∑
Mo=0
⇔
R
F
sin 50
0
.b- q
cy
.L.L/ 2 – Fqt.L.L/ 2
R
F
=40526 KG
+Xét mặt cắt (1-1)
Mx=-( q
cy.
Z.Z/ 2+ Fqt.Z.Z/ 2)

Z =0
⇒
Mx=0
Z=18
⇒
Mx=-753523 KG
Q=- q
cy
.Z+ Fqt.Z.Z/ 2
Z=0
⇒
Q=0
Z=18
⇒
Q=-8372KG
N= R
B
+ q
cx
Z+ S
B
6
17677
8372
29827
75352
N

(KG)
Q

(KG)
M
x
(KGm)
R
o''
a
b
RF
R
B
q
cx
q
cy
R
o'
o
γ
δ
f
qt
176547
221064
186015
313787
Kết cấu kim loại máy trục
Z=0
⇒
N=176547KG

Z=18
⇒
N=186015 KG
+Xét mặt cắt (2-2)
Mx=- q
cy
.(Z+18).(Z+18/ 2)- R
F
. sin 50
0
.Z+ Fqt.(Z+18).(Z+18)/ 2
Z=0
⇒
Mx=-75352 KG
Z=5
⇒
Mx=0
Q=- q
cy
.(Z+18)+ R
F
. sin 50
0
.Z+ Fqt.(Z+18).
Z=0
⇒
Q=-17677 KG
Z=5
⇒
Q=29827 KG

N= R
B
+ q
cx
.(z+18) + S
B
+ R
F
. cos50
Z=0
⇒
N=186015KG
Z =5
⇒
N=313787 K
2. Trong mặt phẳng ngang:
Các lực tác dụng :
 tải trọng gió phân bố đều theo phương ngang:
P
g
c
= P
c
.F
c
P
c
: áp lực gió lên cần.
P
c

= q
0
.n.c.
η
.
β
(Kg/m
2
)
7
63938
M
x
(KGm)
M
u
(KGm)
Q (KG)
q
g
M
B
945
54765
Kết cấu kim loại máy trục
q
0
: áp suất động của gió ở độ cao 10m so với mặt đất ở trạng thái làm việc, q
0
= 15

kg/m
2
.
n : hệ số hiệu chỉnh tăng áp lực phụ thuộc vào độ cao so với mặ đất, n=1,5
( bảng 1.6 [1] ).
c : hệ số khí động học , c = 1,4 ( bảng 1.7 [1] ).
η
: hệ số quá tải, tính theo phương pháp ứng suất cho phép
η
=1
β
: hệ số động lực,
β
= 1
F
c
: diện tích chắn gió của cần, F
c
=30 m
2
.
P
g
c
= 945 KG
q
g
=
c
c

g
L
P
= 41 KG/m
2
 Khi lực ngang T tác dụng ở đầu vòi sẽ gây ra uốn và xoắn cần cũng như giằng
vòi. Momen tương hỗ từ vòi truyền lên cần do lực ngang T gây ra :
M
B
= 63938 (KGm)
Các phản lực gối tựa:
Phản lực tại chốt chân cần
Q= q
g
.L
M= M
B
- q
g
.L.L/ 2
2- VỊ TRÍ TẦM VỚI TRUNG BÌNH.
TỔ HP
ΙΙ
a
1. Các thông số:
δ
= 65
0
a = 18 m
γ

= 50
0
b = 5 m
L
c
= 23 m
8
Kết cấu kim loại máy trục
2. Các lực tác dụng lên cần:
 Trọng lượng bản thân cần phân bố đều theo chiều dài cần:
q
c
=
27
16000
=
c
c
L
G
= 593 KG/m
Phân tích q
c
thành 2 thành phần : vuông góc với trục cần và dọc theo trục cần.
+ q
cx
= q
c
.sin
γ

= 593.sin 50
0
=454 KG/m
+ q
cy
= q
c
.cos
γ
= 593.cos 50
0
=381 KG/m
 Phản lực tại chốt liên kết cần và vòi:
R
B
=
ByBx
RR
22
+
= 114172 KG
S
B
=
ByBx
SS
22
+
= 39183 KG
2. Các phản lực gối tựa:

Phản lực trong thanh răng R
F


∑
Mo=0
⇔
R
F
sin 65
0
.b- q
cy
.L.L/ 2=0
R
F
=22763 KG
+Xét mặt cắt (1-1)
Mx=- q
cy.
z.z/ 2
Z =0
⇒
Mx=0
Z=18
⇒
Mx=-63180KG
Q=- q
cy
.z

Z=0
⇒
Q=0
Z=18
⇒
Q=-7020 KG
N= R
B
+ q
cx
z+ S
B
Z=0
⇒
N=153355KG
Z=18
⇒
N=161725 KG
+Xét mặt cắt (2-2)
Mx=- q
cy
.(z+18).(z+18/ 2)- R
Fy
.z
Z=0
⇒
Mx=-63180KG
Z=5
⇒
Mx=0

Q=- q
cy
.(z+18)+ R
Fy
Z=0
⇒
Q=-13609 KG
Z=5
⇒
Q=11609 KG
N= R
B
+ q
cx
.(z+18) + S
B
+ R
Fx
. cos
δ
9
N
(KG)
Q
(KG)
M
x (KGm)
R
o''
a

b
R
F
R
B
q
cx
q
cy
R
o'
o
γ
δ
S
B
68130
13609
7020
11660
153355
161725
171345
173670
R
o''
a
b
R
F

R
B
q
cx
q
cy
R
o'
o
γ
δ
f
qt
S
B
Kết cấu kim loại máy trục
Z=0
⇒
N=171345KG
Z =5
⇒
N=173670 KG
TỔ HP
ΙΙ
b
1. Trong mặt phẳng thẳng đứng:
Các lực tác dụng :
 Trọng lượng bản thân cần phân bố đều theo chiều dài cần:
q
c

=
27
16000
=
c
c
L
G
= 593 KG/m
Phân tích q
c
thành 2 thành phần : vuông góc với trục cần và dọc theo trục cần.
+ q
cx
= q
c
.sin
γ
= 593.sin 50
0
=454 KG/m
+ q
cy
= q
c
.cos
γ
= 593.cos 50
0
=381 KG/m

10
Kết cấu kim loại máy trục
 Phản lực tại chốt liên kết cần và vòi:
R
B
=
ByBx
RR
22
+
= 99001 KG
 Lực quán tính tiếp tuyến của cần khi thay đổi tầm với coi như phân bố đều theo
chiều dài cần:
f
qt
=
27
1,0
c
c
qt
G
L
F
=
=
27
16000.1,0
= 59.26 KG/m
1. Các phản lực gối tựa:

 Phản lực trong thanh răng R
F

Các phản lực gối tựa:
 Phản lực trong thanh răng R
F
 Phản lực gối tựa tại chốt đuôi cần R
o’
, R
o’’


∑
Mo=0
⇔
R
F
sin 65
0
.b- q
cy
.L.L/ 2 – Fqt.L.L/ 2
R
F
=26312 KG
+Xét mặt cắt (1-1)
Mx=-( q
cy.
Z.Z/ 2+ Fqt.Z.Z/ 2)
Z =0

⇒
Mx=0
Z=18
⇒
Mx=-73209 KG
Q=- q
cy
.Z-Fqt.Z.Z/ 2
Z=0
⇒
Q=0
Z=18
⇒
Q=-8115KG
N= R
B
+ q
cx
Z+ S
B
Z=0
⇒
N=131654KG
Z=18
⇒
N=137234 KG
+Xét mặt cắt (2-2)
Mx=- q
cy
.(Z+18).(Z+18/ 2)+ R

F
. sin 65
0
.Z- Fqt.(Z+18).(Z+18)/ 2
Z=0
⇒
Mx=-73029 KG
Z=5
⇒
Mx=0
Q=- q
cy
.(Z+18)- R
F
. sin 65
0
.Z+ Fqt.(Z+18).
Z=0
⇒
Q=15371 KG
Z=5
⇒
Q=13476 KG
N= R
B
+ q
cx
.(z+18) + S
B
+ R

F
. cos65
11
131654
137234
148353
13476
8115
15371
73029
N

(KG)
Q
(KG)
M
x
(KGm)
R
o''
a
b
R
F
R
B
q
cx
q
cy

R
o'
o
γ
δ
f
qt
153468
R
o''
a
b
R
F
R
B
q
cx
q
cy
R
o'
o
γ
δ
S
B
Kết cấu kim loại máy trục
Z=0
⇒

N=148353KG
Z =5
⇒
N=153468 KG
2- VỊ TRÍ TẦM VỚI NHỎ NHẤT.
TỔ HP
ΙΙ
a
1. Các thông số:
δ
= 72
0
a = 18 m
γ
= 80
0
b = 5 m
L
c
= 23 m
2. Các lực tác dụng lên cần:
12
Kết cấu kim loại máy trục
 Trọng lượng bản thân cần phân bố đều theo chiều dài cần:
q
c
=
27
16000
=

c
c
L
G
= 593 KG/m
Phân tích q
c
thành 2 thành phần : vuông góc với trục cần và dọc theo trục cần.
+ q
cx
= q
c
.sin
γ
= 593.sin 80
0
=584 KG/m
+ q
cy
= q
c
.cos
γ
= 593.cos 80
0
=103KG/m
 Phản lực tại chốt liên kết cần và vòi:
R
B
=

ByBx
RR
22
+
= 15367 KG
S
B
=
ByBx
SS
22
+
= 39183 KG
3. Các phản lực gối tựa:
 Phản lực trong thanh răng R
F
 Phản lực gối tựa tại chốt đuôi cần R
o’
, R
o’’

3. Các phản lực gối tựa:
Phản lực trong thanh răng R
F


∑
Mo=0
⇔
R

F
sin 80
0
.b- q
cy
.L.L/ 2=0
R
F
=5640 KG
+Xét mặt cắt (1-1)
Mx=- q
cy.
z.z/ 2
Z =0
⇒
Mx=0
Z=18
⇒
Mx=-17010KG
Q=- q
cy
.z
Z=0
⇒
Q=0
Z=18
⇒
Q=-1890KG
N= R
B

+ q
cx
z+ S
B
Z=0
⇒
N=54550KG
Z=18
⇒
N=65314 KG
13