THIẾT KẾ CẦU TRỤC CÓ TẢI TRỌNG NÂNG 5 TẤN, KHẨU ĐỘ 10 M, CHIỀU CAO NÂNG 6M

Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

Lời nói đầu
Trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc ,hàng loạt những
nhà máy , công xởng đợc xây dựng và lắp ráp cùng với cac dây chuyền công
nghệ máy móc hiện đại đợc lắp đặt với khối lợng rất lớn .Mặt khác công tác
sửa chữa khắc phục những máy móc cũ sau một thời gian dài do sự trì trệ của
chế độ bao cấp nay đợc phát huy trỏ lại
Tất cả các công việc xây dựng , lắp ráp và sửa chữa đó không thể vắng
các máy nâng chuyển
Do nhu cầu lắp ráp , xây dựng và sữa chữa hiện nay tăng nhanh kéo
theo nhu cầu về máy nâng chuyển thời gian qua và tới đây cũng tăng rất mạnh
Đứng về nhu cầu tăng nhanh trong số máy nâng chuyển phải kể đến cầu
trục, cần cẩu thép
Cầu trục đợc sử dụng rộng rãi để xếp dỡ hàng hoá trong các nhà kho
trong các nhà máy xí nghiệp sữa chữa lắp ráp và chế tạo
ở nớc ta hiện nay có nhiều trung tâm nghiên cứu cũng nh các nhà
máy ,xí nghiệp đã và đang nghiên cứu thiết kế chế tạo các loại cầu trục với đủ
mọi kích thớc ,tải trọng và chế độ làm việc để đáp ứng nhu cầu đa dạng phong
phú của thị trờng cầu trục dang tăng nhanh
Trong đợt làm tốt nghệp này dới sự hớng dẫn của thầy giáo
TS . Nguyễn Văn Vịnh làm đề tài có tên là : Tính toán thiết kế cầu
trục có tải trọng nâng 5 tấn khẩu độ 10 m chiều cao nâng 6m
Phần công việc đợc giao của em là :
1- Đề xuất các phơng án và lựa chọn các phơng án thiết kế
2- Tính toán ,thiết kế bộ máy nâng hạ hàng
3- Tính toán ,thiết kế bộ máy di chuyển cầu trục
4- Tính toán ,thiết kế kết cấu thép của cầu trục
5- Quy trình lắp dựng
Trớc tiên em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Vịnh,đã
trực tiếp hớng dẫn , giúp đỡ ,chỉ bảo cho em trong suốt thời gian vừa qua để

hoàn thành đề tài này
Em xin gửi lời cám ơn tới tập thể giáo viên Trờng đại học giao thông
vận tải - khoa cơ khí bộ môn máy xây dựng đã giảng dậy, bảo ban , giúp đỡ
em trong suốt quá trình học tập tại trờng
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhng do còn hạn chế vầ kinh nghiệm bản
thân cha có nhiều nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót .Em mong các thầy cô

Đồ án tốt nghiệp

1


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
giáo và các bạn đồng nghiệp chân thành góp ý ,đống góp cho đồ án này đợc
hoàn thiện hơn
Kết thúc đề tài em xin gửu tới thầy giáo hớng dẫn TS Nguyễn Văn Vịnh
lời cảm ơn chân thành nhất
Nhân đây em cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các
cơ quan
Công ty cầu 12
Công ty 118
Cùng toàn thể các bạn đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho em hoàn thành
đề tài này .

Đồ án tốt nghiệp

2


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

Phần I

Tổng quan về cầu trục
1.Mô tả khái quát cầu trục
Cầu trục là một loại kết cấu thép kiểu cầu di động,palăng điện lực xe
con cùng với cở cấu nâng hàng di chuyển dọc theo cầu của cầu trục
Cầu trục di chuyển dựa trên hai dầm ngang ( còn gọi là dầm cuối hay
dầm đầu ) có hệ thống di chuyển bằng bắt dọc theo đờng ray đặt trên gờ của tờng nhà,trên hệ thống cột dựng cạnh tờng nhà hoặc dọc theo hệ thống dây
treo dọc xà nhà . Do đặc điểm cấu tạo nh thế nên ở Việt Nam, cầu trục có tên
gọi là cầu lăn
Loại cầu trục kiểu cầu này sử dụng rất hiệu quả trong các nhà kho ,phân
xởng ,ở dạng chung hay ở dạng chuyên môn hoá đều rất phổ biến
2. Phân loại cầu trục
Có rất nhiều cách để phân loại cầu trục .ngời ta có thể dựa vào tải trọng
nâng ,khẩu độ ,hình dạng kết cấu thép,chế độ làm việc ,tốc độ nâng và di
chuyển
2.1.Dựa vào tác động nâng
Thờng thì cầu trục có tải trọng nâng từ từ 3 ữ 15 tấn ,có loại có thể nâng
đợc tải trọng lớn hơn,hàng trăm nghìn tấn
Ngời ta sơ bộ chia ra các loại tải trọng nâng :
Nhẹ : < 5 tấn
Trung binh :5ữ 16 tấn
Nặng :16ữ 80 tấn
Rất nặng : > 80 tấn
2.2 Dựa vào khẩu độ
Có các loại :
Loại nhỏ : l < 7 m
Loại trung bình : L=7 ữ15m

Đồ án tốt nghiệp

3


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Loại lớn : L = 15 ữ 30 m
Loại rất Lớn : L > 30 m
2.3 . Dựa trên chế độ làm việc
2.3.1. Chế độ làm việc nhẹ .
Đặc điểm của chế độ này là hệ số sử dụng tải trọng thấp két quả bằng
0,5 . Cờng độ làm việc của động cơ nhỏ ( trung bình khoảng 15 %) so với mở
máy trong một giờ ít ( dới 60 lần ) và có nhiều quảng nghỉ lâu
2.3.2 . Chế độ làm việc trung bình.
Đặc điểm của chế độ này là làm việc với tải trọng khác nhau,hệ số sử
dụng tỷ trọng đạt khoảng két quả 0,75 ,vận tốc làm việc trung bình ,cờng độ
làm việc khoảng 25 % .Số lần mở máy trong một giờ khoảng 120 lần
Chế độ này phù hợp với cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển của cầu trục
trong các phân xởng cơ khí và lắp ráp
2.3.3. Chế độ làm việc nặng
Có đặc điểm là hệ số sử dụng trọng tải cao két quả =1,0 vận tốc làm
việc lớn ,cờng độ làm việc khoảng 40 %, số lần mở máy trong 1 giờ khoảng
240 lần
2.3.4. Chế độ làm việc rất nặng
Cơ cấu làm việc thờng xuyên làm việc với tải trọng danh nghĩa ,hệ số sử
dụng tải trọng kết quả = 1,0 cờng độ làm việc khoảng 40 ữ60 lần , làm việc
với vậnm tốc cao,số lần mở máy trong một giờ là 360 lần
2.4.Dựa vào hình dạng kết cấu thép
Có cầu trục dạng dầm đơn dạng dầm kép có tiết diện dạng hình hộp hay
dạng dầm kép kết cấu dàn
2.5. Dựa vào kết cấu ray di chuển

-Hệ thống di chuyển treo trên ray gắn với nhà xởng
-Hệ thống di chuyển trên ray đăth trên tờng nhà xởng
2.6. Dựa vào công dụng thì có .
- Cầu trục công dụng chung .

Đồ án tốt nghiệp

4


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
- Cầu trục chuyên môn hoá trong công tác xếp dỡ , nâng chuyển khi tính
toán thiết kế phải biết kết hợp các trờng hợp phân loại trên để lựa chọn phơng
án cho phù hợp.
3.Kết cấu kim loại cầu trục một dầm
Kết cấu kim loại trong cầu trục chiếm một tỷ trọng lợng lớn nhất so với
các bộ phận khác khi lắp ráp cấu thành máy nâng .Để có đợc khối lợng máy
nâng hợp lý so với tải trọng hữu ích vật nâng
Cầu phải tính toán thiết kế lựa chọn kết cấu kim loại hợp lý và tính
đúng phần trọng lợng theo khả năng chịu lực ,kết cấu kim loại cầu đảm bảo độ
bền lâu trong quá trình làm việc ,dễ gia công ,diện tích chắn gió nhỏ ,mặt
ngoài kết cấu phải đảm bảo an toàn và giá thành hạ

Đồ án tốt nghiệp

5


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Phần II

Các phơng án kết cấu
ở đây ta da ra một số phơng án kết cấu của cầu trục dạng dầm đơn để lạ
chọn
2.1 Phơng án 1.

(hình vẽ 1)

Dầm đơn tiên tiến hai dầm cùng với kết cấu hợp gia cờng phía bên trên
dầm I và đợc vát hai đâu của dầm chính .Với kết cấu này vừa giảm nhẹ đợc
trong lợng của dầm vừa chị lực tốt
5 dạng này thờng áp dụng cho cầu trục khẩu độ 7m< L<15m và cơ cấu
di chuyển nhận nguồn động lực từ 2 động cơ dặt 2 bên cho phù hợp với tải
trọng nâng 5 tấn .Và kết cấu đơn giản bảo đảm đợc yêu cầu kỹ thuật kinh tế

ph ơng án 1

cầu trục một dầm
(dầm chủ t ổ hợp)

2
3
4

1

1-dầm đầu
2-cơ cấu di chuyển cầu
3-cơ cấu nâng
4-dầm chính

u điểm
-kế t cấu đơn giản
-trọng l ợng nh ẹ
-giá thành rẻ

nh ợc điểm

-độ cứng tổng t hể theo ph ơng ngang
t ải trọn g nâng nhỏ

2.2 Phơng án II :
Hình vẽ 2.

Đồ án tốt nghiệp

6


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
ph ơng án 2

cầu trục một dầm
(dầm chủ định hình)

1

3

2

1-dầm đầu
2-cơcấu di chuyển cầu
3-dàn ngang

4

5

u điểm
-độ cứng tổng thể theo ph ơng đứng và
ngang tốt
-kết cấu thép chắc chắn

4-cơ cấu nâng

-chế tạo đơn giản hơn kết cấu dạng dàn

5-dầm chính

-kết cấu đơn giản

nh ợc điểm
-dùng nhiều thép

Dầm đơn dựa trên 2 dầm cuối cùng với dàn ngang phụ gia cờng ở 2 phía
của dầm nh hình vẽ trên
Dạng này thờng đợc áp dụng cho cầu trục có khẩu độ L>15m và cơ cấu
di chuyển cầu nhận đợc nguồn động lực từ 2 động cơ đặt 2 bên
Phơng án này có độ ổn định tốt áp dụng cho cầu trục có tải trọng nâng
lớn nhợc điểm của phơng pháp này là kết cấu và tính toán phức tạp,dùng nhiều

thép
2.3 Phơng án 3 :
Hình vẽ 3:

Đồ án tốt nghiệp

7


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

ph ơng án 3

cầu trục một dầm
(thanh giằng một phía)

1

3

4

5

2

1-dầm đầu
2-cơ cấu di chuyển cầu
3-cơ cấu nâng
4-dầm chính

5-thanh giằng

Phơng án này gia cờng cầu trục dầm đơn dạng một phía
Dầm chỉ là dầm đơn cùng với dầm ngang phụđặt một bên
Đối với phơng án này sức nâng có thể đến 10tấn khẩu độ đến 30m. cơ
cấu di chuyển nhận nguồn động lực từ một động cơ qua hộp giảm tốc.
Phơng án này có u điểm là bảo đảm tỉ số truyền giữa các bánh xe, nhợc
điểm của phơng án này là gây ra mô men xoắn cho dầm do tải trọng lệch tâm.
2.4. phơng án 4:
Dầm đơn da trên hai dầm đầu với các thanh gia cờng chéo đầu dầm

Đồ án tốt nghiệp

8


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

ph ơng án 4

cầu trục một dầ
(thanh giằng hai phía)

5
2-cơ cấu di chuyển cầu
3-cơ cấu nâng
4-dầm chính
5-thanh giằng

Kết cấu này thờng áp dụng cho cầu trục có khẩu độ <7m.Nếu dùng cho

cầu trục có khẩu độ lớn hơn thì ta gia cờng các bản thép tấm vuông góc với
trục dầm và chạy dọc theo bụng dầm
Phơng án này có u điểm là đơn giản ,gọn nhẹ nhng độ ổn định lại kém

Đồ án tốt nghiệp

9


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Phần Iii

Lựa chọn phơng án di chuyển cầu
Bộ máy di chuyển cầu trục có nhiều phơng án kết cấu nhóm đảm bảo
cho cầu trục di chuyển cả 2 bên, về khẩu độ dầm chủ tng đối lớn có thể đạt tới
35m ,dễ xảy ra hiện tựng xô lệch giá cầu khi di chuyển.
Để hạn chế độ xô lệch kết cấu thép của cầu trục ,giá cầu và khung xe
con phải có độ cứng vững cao ở cả 2 phơng ,phơng thẳng đứng và phơng
ngang.
3.1.Phơng án 1.
ph ơng án i

u điểm
đảm bảo độ đồng tốc giữa h ai bánh xe

nh ợc điiểm
khó tạo độ đồng tâm giữa hai trục ra
của hộp giảm tốc
gây ra mô men xoắn do đặt lệch tâm
chỉ áp dụng cho cầu trục khẩu độ n hỏ

Với khẩu độ nhỏ có thể sử dụng với trục truyền dài quay chậm
1.

Động cơ

5. Bánh xe

2.

Hộp giảm tốc

6. Phanh

3.

Trục các đăng

7 .ổ trục trung gian

4.

Khớp nối

Với khẩu độ nhỏ có thể dùng sơ đồ với trục truyền dài quay chậm.ở đây
động cơ 1 là nguồn dẫn động chung ,nối với hộp giảm tốc 2, truyền mô men
xoắn tới các bánh xe 5 nhờ trục truyền động 3.trục này đợc chế tạo thành
nhiều đoạn, nối với nhau bằng khớp nối 4, và đợc đỡ bởi các ổ trục trung gian
7,phanh 6 là phanh hai guốc thờng đóng.

Đồ án tốt nghiệp

10


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Trục truyền động dài ở trờng hợp này cùng cấp quay chậm nên giá trị
mô men là lớn nhất trong cơ cấu,do đó bản thân trục,ổ, khớp nối đều có kích
thớc và trọng lợng lớn. để giảm nhẹ có thể dùng kết cấu trục rỗng, hàn từ thép
ống.loại này thờng dùng khi cầu trục có khẩu độ nhỏ.
3.2 Phơng án 2
ph ơng án ii

u điểm
đảm bảo độ đồng tốc giữa hai bánh xe

nh ợc điểm
độ chính xác cao phải cân bằng động
các chi t iết máy quay nhanh
kết cấu phức tạp

Đối với khẩu độ lớn trên 15m ngời ta thờng dùng phơng án trục truyền
động dài ở cấp quay nhanh.
Trục dài 2 truyền mô men quay từ 2 đầu của động cơ 1 đến các bánh xe
thông qua hộp giảm tốc 3 ở hai bên.
Với công xuất truyền , trục quay có trọng lợng nhỏ hơn khoảng
4.6 lần so với trục quay chậm , mặc dù phải dùng 2 hộp giảm tố
trọng lợng chung của cơ cấu cũng không tăng . Nhng ở đây độ chính xác lắp
đặt các ổ trục đỡ yêu cầu cao và phải cân bằng trong các chi tiết máy quay
nhanh .

3. Phơng án 3
Bộ máy di chuyển cầu trục dẫn động độc lập
Mỗi cụm bánh xe chủ động có một động cơ riêng 1; phanh 2 và hộp
giảm tốc 3 . Giữa 2 cụm bánh xe chủ động ở 2 bên không có liên kết cơ khí .
Trong hệ thống này có hiện tợng tự động phân tải giữa các động cơ điện . Cơ
cấu dẫn động độc lập ngày càng đợc sử dụng rộng rãi trong các cầu trục . Mỗi
cụm riêng biệt ở đây đợc tính toán với tải trọng bằng 60% tải trọng chung để
đề phòng phân bố tải không đều giã 2 bên.

Đồ án tốt nghiệp

11


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
ph ơng án iii

nh ợc điiểm

u điểm

phải tính t oán b ằng 60% tải t rọng

kết cấ u gọn nhẹ dễ bố chí
có hiện t ợng tự động xan tải giữ a các
động cơ điện

chung để đề phòng phân bố t ải không
đề u giữ a hai bánh xe
khó đảm bảo độ đồng tốc giữ a hai bánh

xe

Từ 3 phơng án đa ra ở trên ta chọnphơng án 3 để tính toán thiết kế cơ
cấu di chuyển cầu vì ta nhận thấy phơng án này với đề tài đợc giao.

Phần iv

Bộ máy nâng hạ
Nhiệm vụ cơ cấu nâng Cơ cấu nâng đợc dùng để nâng hạ vật theo phơng thẳng đứng nó có thể là một bộ phận của máy hoặc là một máy làm việc
độc lập Cơ cấu nâng thờng dùng trên cầu trục là xe con và palăng. Do yêu cầu
thiết kế ta chọn cơ cấu nâng trên cầu trục là palăng điện.
Palăng là thiết bị nâng đợc treo ở trên cao gồm một cơ cấu 1 nâng trong
nhiều trờng hợp đợc trang bị thêm cơ cấu di chuyển . Palăng là bộ phận để
nâng hạ tải trọng và di chuyển tải trọng theo phơng ngang của nhà xởng đến
vị trí cần thiết. Tuỳ theo mục đích sử 1 dụng và yêu cầu cụ thể của công việc
mà cầu trục đợc lắp loại palăng 1 thích hợp. Ngày nay hầu hết các loại palăng

Đồ án tốt nghiệp

12


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
đợc chế tạo theo quy chuẩn. Đặc điểm của nó là kích thớc nhỏ gọn kết cấu
không phức tạp 1 trong lợng nhẹ. Palăng thờng đợc treo vào các dầm giá
chuyên dùng 1 hoặc treo vào xe con di chuyển trên đờng treo một tay
Tuỳ theo cách dẫn động palăng chủ yếu có hai loại palăng dẫn động tay
và palăng dẫn động điện. Dây treo hàng có hai loại xích và cáp. Do yêu cầu
thiết kế và mục đích phục vụ của cầu trục ta chọn cơ cấu nâng là palăng điện.
Vì loại palăng này đáp ứng đợc yêu cầu đặt ra khi ' thiết kế và có đặc tính kỹ

thuật thoả mãn với kết cấu chung của cầu trục.
Palăng điện ở những nơi có khối lợng xếp dỡ nhiều , chiều cao nâng
đòi hỏi tơng đối lớn, ngời ta sử dụng palăng điện. Nó có thể đợc sử dụng độc
lập hoặc làm nhiệm vụ cơ cấu nâng trong cầu trục, cổng trục...lúc này nó đợc
trang bị thêm cơ cấu di chuyển. Palăng điện có u điểm là trọng lợng nhỏ, kết
cấu gọn và rất hoàn chỉnh, độ tin cậy cao , chí phí bảo dỡng, sửa chữa thấp, dễ
thay thế các chi tiết h hỏng, dễ sử dụng, hiệu suất cao. Ngày nay palăng đợc
chế tạo với sức nâng từ 0, 1 - 32tấn, chiều cao nâng thờng từ 6 - 8m, có thể
đến 30m; vận tốc nâng khoảng 3 tấn +15m/ph; nó đợc chế tạo từ các vật liệu
có độ bền cao đồng thời bố trí hệ truyền động chen khít, thờng dùng bộ truyền
hành tinh đặt trong tang rời, và bố trí hai phanh; một phanh đĩa điện từ để
thắng động năng rô tô động cơ trong quá trình phanh và một phanh tự động
đóng phanh nhờ trọng vật nâng để hãm giữ vật và điều chỉnh vận tốc hạ vật.
Do đó palăng điện rất nhỏ gọn, an toàn cao; thờng không đòi hỏi ngời lái
chuyên nghiệp.
Do yêu cầu thiết kế và mục đích phục vụ của cầu trục ta chọn cơ cấu
nâng là palăng điện. Vì loại palăng này đáp ứng đợc yêu cầu đặt ra khi thiết
kế và có đặc tính kỹ thuật thoả mãn với kết cấu chung của cầu trục Căn cứ vào
các thông số cơ bản đã lựa chọn ở phần trớc và căn cứ vào một số loại cầu
trục đợc trang bị palăng điện, do yêu cầu của đề tài nên ta chọn palăng điện có
ký hiệu nh sau:T1061.(Hình 2)
Đặc tính kỹ thuật của palăng:
Ký hiệu : T1061
Tải trọng nâng: 5 (T)
Vận tốc nâng: 8 (m/ph)
Chiều cao nâng: 6 (m)
Vận tốc di chuyển palăng: 20 (m/ph)

Đồ án tốt nghiệp

13


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Chạy trên dầm thép chữ I N030ữN045
Động cơ điện cơ cấu nâng
Công suất: 8,0 KW
Số lần mở máy trong một giờ CĐ=25 là 120 lần
Động cơ điện cơ cấu di chuyển palăng:
vớiCĐ=25 thì công suất động cơ là 0,37Kw
với CĐ=40 thì công suất động cơ là 0,6Kw
Trọng lợng palăng: 496 kg
Kích thớc :
L = 885mm
Ll =217mm
L2 = 330 mm
A=558mm
B=300mm
D=536mm
c=143mm
B2 = 180
F=623mm

Đồ án tốt nghiệp

14


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục
197.3218

§å ¸n tèt nghiÖp

15


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
PHần V

Tính toán kết cấu thép cầu trục
5.1. Tính toán kết cấu thép dầm chính
Tải trọng Q=5T=50.000(N)
Trọng lợng PaLăng kể cả bộ phận máy GPL=4960(N).
Khẩu độ L=9m
5.1.1 Xác định giản đồ tính toán của dầm
Từ kết cấu thực của giá cầu một dầm đã định hình trớc với dầm chủ đợc
nối với dầm đầu bằng liên kết hàn . Trên dầm đầu đặt các bánh xe di chuyển
để di chuyển cầu dọc nhà xởng . PaLăng di chuyển trên gờ của thép định hình
I hàn với bản bụng dới của dầm chủ ta coi dầm chủ là cả dầm tổ hợp và thép
chữ I.
Trong tính toán ta ví kết cấu của dầm chủ nh một dầm giản đơn đặt trên
2 gối tựa . Dầm sẽ chịu tải trọng tập trung và tải trọng phân bố đều .
Vậy là ta có giản đồ tính toán cho dầm:
Hình vẽ 4.1

A

p

B

q

5.1.2. Chọn hình thức kết cấu dầm chủ

Đồ án tốt nghiệp

16


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Trong thực tế kết cấu dầm chủ của cầu trục thờng có các dạng sau
a) Dầm định hình có mặt cắt chữ I
Đặc điểm của dầm định hình chữ I, do điều kiện cán thép hạn chế nên vật
liệu phân bố trên mạch cắt không hợp lí , bản bụng thép khá dày , cờng độ vật
liệu ở gần trục trung hoà không tận dụng hết . Loại dầm này có u điểm là cấu
tạo đơn giản , công chế tạo ít và giá thành hạ , áp dụng cho các loại cầu trục
có sức nông nhỏ , khẩu độ không lớn.
b) Dầm tổ hợp có mạch cắt chữ I, mạch cắt dới dạng tổ hợp (mạch cắt
hình hộp )
Đặc điểm của loại dầm này vật liệu phân bố hợp lí trên mạch cắt chính ,
vì vậy trọng lợng dầm nhỏ hơn so vớidầm định hình chữ I đối với loại dầm này
có thể thay đổi machj cắt của dầm nhn vốn có thể bảo đảm đợc các yêu cầu về
cờng độ , độ cứng và độ ổn định tổng thể .
Đồng thời giảm nhẹ đợc trọng lợng của dầm, dầm tổ hợp mạch cắt chữ I
dùng làm kết cấu dầm chỉ cho những cầu trục có khẩu độ L>15(m).
c) Dầm hình hộp
Dầm hình hộp chỉ dùng trong trờng hợp dầm chịu lực lớn nhng chiều
cao bị hạn chế . Dầm hình hộp chế tạo tốn công và nhiều thép . Dầm hình hộp
có thể tạo ra mặt cắt thay đổi theo chiều dài để phù hợp với tình hình chịu lực ,

tiết kiệm vật liệu , trọng lợng dầm nhẹ . Với tải trọng nâng Q=5T và khẩu độ
L=9m ta chọn dầm tổ hợp có mặt cắt chữ I ở dới để treo PaLăng nâng vật .
5.1.3. Xác định tải trọng tác dụng lên kết cấu thép của cầu trục
a)Tải trọng tĩnh (tải trọng cố định )
Trọng lợng của dầm chính
Theo một số giá cầu có sẵn và một số kết cấu tơng tự ta có trọng lợng
của dầm chủ là :
Gc=1080kg=10800(N)
Tải trọng này coi nh phân bố đều trên suốt chiều dài và đợc xác định
theo (CI 5,1- TL1)
qt=K1.q trong đó
q=Gc/L=10800/9=120(N/m)

Đồ án tốt nghiệp

17


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
K1=1,0 Hệ số điều chỉnh kể đến va đập .
b)Tải trọng di động
Bao gồm trọng lợng vật nâng (kể cả trọng lợng ụ móc cầu ) và trọng lợng bản thân của PaLăng xác định theo công thức ;
P=Px +PQ (CT 5.3- TL 1)
Trong đó : Px áp lực của bánh xe do trọng lợng của PaLăng gây ra (kể
cả ụ móc cầu ) Px=4960(N).
PQ -áp lực của bánh xe do trọng lợng của vật nâng và bộ phận mang (ụ
móc cầu ) gây ra (N)
PQ= K2 .Q
Trong đó Q=Qh +Qm/c =50.000 + 1.200 = 51.200(N)
K2 là hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào chế độ làm việc với chế độ làm

việc trung bình k2 = 1,2
Pq = 1,2 .51200 = 61440
c)Lực quán tính ngang :
Lực này suất hiện khi mở máy và phanh cầu trục .lực quán tính này do
trọng lợng bản thân kết cấu kim loại đặt phân bố bều dọc theo chiều dài của
cầu trục và do tải trọng di động đặt lên các bánh xe của palăng đặt lên ,các lực
này đợc xác định nh sau
Lực quán tính ngang do trọng lợng bản thân kết cấu kim loại gây ra qn =
0,1.q (N)
Trong đó : q là trọng lợng bản thân của kết cấu kim loại đặt phân bố
đều dọc theo chiều dài của cầu trục , q= 1200 (N)
Lực quán tính ngang do tải trọng di động gây ra .Lực này do số bánh xe
chủ động của cầu trục quýet định với số bánh xe chủ động bằng tổng số bánh
xe thì lực quán tính ngang đợc xác định nh sau :
Pqt = 0,1 ( Q + Gpl ) (N)
Q : Trọng lợng vật nâng Q = 50000 (N)
Gpl : trọng lơngk palăng

Gpl = 7700 (N)

Pqt = 0,1 (50000 + 4960) = 554960 (N)

Đồ án tốt nghiệp

18


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
5.1.4. Xác định nội lực phát sinh trên dầm trên mặt phẳng đứng
Để xác định mạch cách cần thiết của dầm chủ cần xác định nội lực lớn

nhất phát sinh trên dầm do tải trọng di động cà tải trọng bản thân của kết cấu
graphítây ra trong mặt phẳng đứng
Ta có giản đồ tính toán của dầm theo phơng đứng
Hình vẽ 4.2

Để xác định đợc diện tích mặt cách cần thiết của dầm cần xác điịnh đợc
mặt cắt nguy hiểm nhất của dầm dới tác dụng của các tỉ trọng trên
Dới tác dụng của các tỷ tọng di động p graphítây ra và các phản lực tại
các graphítối A và B
Tác định phản lực tại A
Lấy MB = 0
RA . L = P ( L- X -

b
)=o
2

b
(l X )
RA =
2
L

Đồ án tốt nghiệp

19


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Mô men ở tiết diện của dầm dới tác dụng của tải trọng p nằm cách gôí

tựa A một khoảng X
Mnd = AA . X
Khi tải trọng di động chuyển ra đầu dầm

b
(L )
X = 0 RA = P
2
L
Mnd =0
Với P : tải trọng di động P = 4960+ 61440 = 66400 (N)
L : Khẩu độ L = 9 m
b : khỏng cách tâm trục các bánh xe của palăng
b= 0,482 m
R A = 66400

(9

0,482
)
= 64622 (N)
2
9

khi tải trọng di động di chuyển vào giữa dầm
L b b
L L
L b
(L + )

X= A A = P
2 4 2 =P 2 4
2 4
L
L

L

b

b

2
Mnd = P 2 4 L b = P ( L 2 )
( )

L

2

4

4.L

Thay P, L, bvào ta có
Mnd = 66400

RA

(9

0,482 2
)
= 141505,9 (N.m )
2
4.9

9 0,482
= 66400 2 4 =32310,9(N)
9

Phản lực tại graphítối tựa B khi lực di động cách graphítối tựa B là y .
lấy mô men với điểm A ta có

Đồ án tốt nghiệp

20


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
b
2

MA = RB .L P ( L-y- ) = o
b
P( L Y _ )
RB =
2
L

Mô men uốn của dầm dới tác dụng của tải trọng P năm cách gối tựa B
là y
Mnd = R B . Y
Khi tải trọng di chuyển ra đầu dầm
b
(L )
Y= 0 RB = P
2 = 64622 ( N)
L

khi tải trọng di động chuyển vào giữa dầm
L b
L b
( )
Y= RB = 2 4 = 32310,9 (N)
P
2 4
L
b
(L ) 2
Mnd = Mnd max = P
2 =141505,9 (N.m)
4.L

Dới tác dụng của các tải trọng tĩnh gây ra các phản lực tựa tại các
graphítối Avà B
Tải trọng tĩnh này là q=1200(N/m)
Xác định phản lực tại Avà B do q gây ra
Tại A MB = B.L-qL

L
L
= 0 B = q
2
2
L
2

Tại B MB = A.L- q.L. =0 A=q

L
2

9
2

A= B=1200. = 5400( N )
Xác định mô men vốn tại mạch cắt bất kỳ trên dầm do tải trọng tĩnh
graphítây ra cách gối tựa A một khoảng Z .Ta có

Đồ án tốt nghiệp

21


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Mnt = A.Z q .Z.

Z
(N.m)

2

Khi Z= 0 Mut =0 (N.m)
Khi Z=

L
( xét mạch cách tại giữa dầm )
2

Mnt = A

L
L L
-q .
2
2 4

Mà A= q

L
Mut = q
2

Mut =

1200.9 2
=12150 (N.m)
8

L2

8

Mô men uốn này chính là mô men uốn lớn nhất do tải trọng tĩnh gây ra
tại giữa dầm theo phơng thăngr đứng
Vậy ta có biển đồ lục cách và biển đồ lục mô men uốn do các tải trọng
gây ra nh sau ( hình vẽ 4.3 )
Mô men uốn tổng cộng do tải trọng tĩnh và tải trọng di động gây ra
Mumax = Mud + Mut
Mx = Mumax = 141505,9 + 12150 = 153655,9 (N.m)
Hình vẽ(4.3) biểu đồ mô men và lực cắt khi tải trọng ở giữa dầm

b/2 b/2

b/2

+

+
p/2

Đồ án

+

q. l
+
2
tốt nghiệp

q.

( p/2 + l)
2

+

+

mp
2
(l- b/2)
mudmaX = p
4.l
q. l2
mut=
8
+
2
(l - b/2) q. l2
m =p
+ 8
4.l

-

qp

-

qq

-

q

22


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

Hình(4.4) biểu đồ nội lực theo phơng ngang dới tác dụng của lực quán
tính khi tải trọng ở giữa dầm
Lực quán tính ngang của tải trọng di động pqt=5496(N) .

pqt

b/2 b/2

b

a
+

+

m u= pqt
+

+

+

2

( l- b/2)

4l
qqt l2
8

+

m = pqt

2

( l- b/2)

2

qqt l
4l + 8

Ta có mô men uốn theo phơng ngang Muqt khi tải trọng di động ở giữa
dầm
b 2
Pqt
(
L

)

Muqt =
2
4.L

=5496.

(9

0,482 2
)
2
4.9

=11712,6(N.m).

Lực quán tính ngang do trọng lợng bản thân qn=120(N). ta có mô men
quán tính phân bố đều theo phơng ngang(ở mặt cắt nguy hiểm z=l/2).
2
Mtuqt = q n .L = 1 .120.9 2 = 1215(N.m).

8

8

Vậy mô men uốn tổng cộng theo phơng ngang là
My=Muma=Mtuqt +Muqt=11712,6+1215=12927,6(N.m).
5.1.5 Chọn tiết diện

Đồ án tốt nghiệp

23


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục
a) Ta chän tiÕt diÖn nh h×nh vÏ
H×nh vÏ

y

350

10

300

8

x
Chän thÐp I N030 cã h = 300
Ta cã c¸c th«ng sè cña thÐp I ta chän nh sau:
+ Träng lîng 1m dµi lµ q = 36,5kg/m
H×nh vÏ

h=300

y

x

x

y
Tæng träng lîng cña dÇm lµ:
9.36,5 + [(0,3 . 0,01 .9).2 + (0,35 . 0,008 .9).2] . 7,85 tÊn

§å ¸n tèt nghiÖp

24


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
= 1148,5 kg
- Trọng lợng dầm mà ta chọn sơ bộ là 1080 kg
Do độ sai lệch không lớn ta có thể chấp nhận đợc ta tiến hành xác định
trục trung hoà của tiết diện.
- Do tiết diện đối trùng nhau qua trục oy nên trọng tâm của tiết diện
phải thuộc oy.
Trọng tâm C của tiết diện phải cách trục ox một khoảng yc
Hình vẽ.
y
300

10

30

3

8

2

c

h=300

4
5

yc=389.14

350

1

x

x

Ta chia tiết diện thành 5 phần nh hình vẽ
Ta có: F1 = 300.10 = 3000 mm2
y1 = 665 (mm)
F2 = F3 =350. 8 = 2800mm2
y2 = y3 = 485 (mm)
F4 = F1 = 3000 (mm2)
y4 = 305 (mm)
y5 = 150
F5 = 46,5 cm2

Đồ án tốt nghiệp

25