Mô phỏng và tính toán, kiểm tra độ bền của cầu trục dầm đôi tải trọng 20 tấn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA: CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MÔ HÌNH HÓA VÀ TÍNH TOÁN, KIỂM TRA CẦU TRỤC DẦM
ĐÔI TẢI TRỌNG 20 TẤN

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Đặng Xuân Phương
Sinh viên thực hiện:

Lê Văn Hận

Mã số sinh viên:

56130492

Khánh hòa - 2018

Trang 1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA: CƠ KHÍ
BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
………………………….

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MÔ HÌNH HÓA VÀ TÍNH TOÁN, KIỂM TRA CẦU TRỤC DẦM
ĐÔI TẢI TRỌNG 20 TẤN

GVDH: PGS.TS Đặng Xuân Phương
SVTH: Lê Văn Hận
MSSV: 56130492

Khánh hòa, tháng 8/2018

Trang 2


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan: Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Mô hình hóa và tính toán, kiểm tra
độ bền của cầu trục dầm đôi tải trọng 20 tấn” là quá trình nghiên cứu của cá nhân em,
không sao chép của bất cứ ai.
Em xin chịu mọi trách nhiệm về đề tài của mình!
Người cam đoan

LÊ VĂN HẬN

Trang 3


LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS Đặng Xuân Phương đã tạo điều
kiện giúp đỡ em hoàn thành đề tài tốt nghiệp lần này. Em chúc Thầy thật nhiều sức
khỏe để tiếp tục trên con đường giảng dạy của mình và tìm được cuộc sống đích thực
của mình!

Trang 4


TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Để tổng kết những gì đã được học trong suốt những năm vừa qua, được sự phân công
của nhà trường, em đã nhận đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Mô hình hóa và tính toán,
kiểm tra độ bền của cầu trục dầm đôi tải trọng 20 tấn ” dưới sự hướng dẫn của
thầy PGS.TS Đặng Xuân Phương, với các nội dung:
1. Tổng quan về cầu trục.
2. Phương pháp thiết kế cầu trục.
3. Mô hình hóa 3D cầu trục theo một thiết kế đã có sẵn.
4. Tính toán độ bền cầu trục bằng phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng công
nghệ CAE.
Đây là đề tài thường thấy trong thực tế, xuất hiện rất nhiều ở các nhà máy, kho bãi,
các cơ sở sản xuất và lắp ráp cơ khí. Cổng trục 20 tấn là thiết bị nâng hạ rất quan
trọng, giảm được sức nặng của người công nhân khi làm việc, qua đó, nâng cao năng
suất lao động của công nhân. Thiết bị nâng hạ thường nâng các vật nặng, di chuyển
trên cao nên yêu cầu về tính an toàn cho người và vật là rất cao.

Trang 5


MỤC LỤC
Đề mục

Trang

Trang bìa
Quyết định giao ĐA/KLTN

Phiếu theo dõi tiến độ và đánh giá ĐA/KLTN của CBHD
Lời cam đoan ......................................................................................................... 3
Lời cảm ơn ............................................................................................................. 4
Tóm tắt đề tài ......................................................................................................... 5
Mục lục .................................................................................................................. 6
Danh mục bảng ..................................................................................................... 9
Danh sách hình vẽ, đồ thị ...................................................................................... 10
Danh sách các từ viết tắt ........................................................................................ 13
PHẦN MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................... 16
1.1. Tổng quan về cổng trục .......................................................................... 16
1.1.1. Giới thiệu chung .................................................................................. 16
1.1.2. Xu thế sử dụng cổng trục hiện nay ...................................................... 16
1.1.3. Phân loại cổng trục .............................................................................. 17
1.2. Kết cấu thép của cổng trục ..................................................................... 17
1.3. Liên kết giữa các thành phần cổng trục .................................................. 20
1.3.1. Liên kết giữa dầm chính với chân cổng trục ....................................... 20
1.3.2. Liên kết giữa chân cổng trục với dầm biên ......................................... 21
CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CỔNG TRỤC ............................... 22
2.1. Các phương án lựa chọn thiết kế kết cấu dầm chính .............................. 22
2.1.1. Cổng trục hai dầm có kết cấu dạng hộp .............................................. 22
2.1.2. Cổng trục hai dầm kết cấu dạng giàn .................................................. 22
2.1.3. Lựa chọn phương án hợp lý kết cấu dầm chính .................................. 23
Trang 6


2.2. Các phương án lựa chọn liên kết giữa chân cổng trục với dầm chính ... 23
2.2.1. Chân cổng liên kết cứng với dầm chính .............................................. 23
2.2.2. Một chân cổng liên kết cứng với dầm chính ....................................... 24
2.2.3. Một chân cổng liên kết với dầm bằng gối trượt .................................. 24

2.2.4. Lựa chọn phương án hợp lý chân cổng với dầm chính ....................... 24
2.3. Phương pháp tính toán kết cấu cổng trục truyền thống .......................... 24
2.3.1. Sơ đồ kết cấu và các thông số của cổng trục ....................................... 24
2.3.2. Các loại thép dùng cho dầm ................................................................ 26
2.3.2.1. Các loại thép hình và ứng dụng ........................................................ 26
2.3.2.2. Thép dùng cho dầm tổ hợp ............................................................... 28
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA CỔNG TRỤC .............................. 30
3.1. Tính toán kết cấu cổng trục bằng phương pháp truyền thống ................ 30
3.1.1. Thông số ban đầu ................................................................................ 30
3.1.2. Vật liệu chế tạo dầm chính .................................................................. 31
3.1.3. Xác định sơ bộ kích thước cổng trục ................................................... 31
3.1.3.1. Xác định sơ bộ kích thước tiết diện dầm chính ................................ 31
3.1.3.2. Xác định sơ bộ kích thước chân cổng trục. ...................................... 33
3.1.3.3. Đặc trưng tiết diện dầm chính .......................................................... 35
3.1.3.4. Xác định sơ bộ kích thước tiết diện dầm biên, chân cổng, gối tựa .. 38
3.1.3.5. Đặc trưng tiết diện chân cổng, dầm biên và gối tựa ......................... 38
3.1.4. Tính toán tải trọng ............................................................................... 40
3.1.4.1. Tải trọng tác dụng lên dầm chính ..................................................... 40
3.1.4.1.1. Tải trọng gây ra bởi trọng lượng bản thân của dầm chính ............ 40
3.1.4.1.2. Tải trọng bánh xe ........................................................................... 41
3.1.4.1.3. Tính lực quán tính ......................................................................... 44
3.1.4.1.4. Tải trọng gió .................................................................................. 45
3.1.5. Tính toán kết cấu thép ......................................................................... 45
3.1.5.1. Tính nội lực dầm chính .................................................................... 45
3.1.5.1.1. Xác định vị trí nguy hiểm của xe con trên dầm chính................... 48
3.1.5.2. Tính nội lực gối tựa .......................................................................... 49
3.1.5.3. Tính nội lực dầm biên ...................................................................... 51
3.1.5.4. Tính nội lực chân cổng ..................................................................... 54
Trang 7

CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH VÀ MÔ PHỎNG 3D CỔNG TRỤC TRÊN PHẦN
MỀM CHUYÊN DỤNG ......................................................................................... 57
4.1. Tính toán kết cấu cổng trục bằng phần mềm SolidWorks ..................... 57
4.1.1. Các thông số đầu vào........................................................................... 57
4.1.2. Phương pháp tính và xây dựng mô hình ............................................. 59
4.1.2.1. Dầm chính ........................................................................................ 59
4.1.2.2. Khung chân cổng .............................................................................. 60
4.1.2.3. Vật liệu chế tạo ................................................................................. 61
4.1.3. Xác định những nội lực trong dầm chính ............................................ 61
4.1.3.1. Điều kiện biên .................................................................................. 61
4.1.3.2. Đặt tải trọng ...................................................................................... 61
4.1.3.3. Kết quả nội lực của dầm chính ......................................................... 66
4.1.4. Xác định nội lực khung chân cổng ...................................................... 70
4.1.4.1. Điều kiện biên .................................................................................. 70
4.1.4.2. Đặt tải trọng ...................................................................................... 71
4.1.6.3. Kết quả nội lực của khung chân cổng .............................................. 72
4.2. So sánh kết quả của hai phương pháp .................................................... 74
4.2.1. Phương pháp tính truyền thống ........................................................... 74
4.2.2. Phương pháp tính bằng phần mềm SolidWorks .................................. 75
4.2.3. Kết luận ............................................................................................... 76
Tài liệu tham khảo ......................................................................................... 77

Trang 8


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Các thông số ban đầu của cổng trục.
Bảng 2. Đặc trưng tiết diện của chân cổng, dầm biên và gối tựa.
Bảng 3. Các thông số đầu vào.

Bảng 4. Các tải trọng tính toán.
Bảng 5. Bảng so sánh đặc trưng cơ tính vật liệu thép CT3 và thép A36.

Trang 9


DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1. Cổng trục dầm đơn.
Hình 2. Cổng trục dầm đôi.
Hình 3. Bán cổng trục.
Hình 4. Cổng trục dầm đôi 2 đầu công xôn.
Hình 5. Sơ đồ kết cấu cổng trục.
Hình 6. Cổng trục có một bên liên kết mềm và một bên liên kết cứng.
Hình 7. Cổng trục có một bên liên kết mềm và một bên liên kết khớp cầu.
Hình 8. Dầm biên lắp song song.
Hình 9. Dầm biên lắp nối tiếp.
Hình 10. Kết cấu kim loại cổng trục hai dầm dạng hộp.
Hình 11. Kết cấu kim loại cổng trục hai dầm dạng giàn.
Hình 12. Chân cổng liên kết cứng với dầm.
Hình 13. Chân cổng một bên liên kết dầm cứng.
Hình 14. Chân cổng một bên liên kết dầm bằng gối trượt.
Hình 15. Sơ đồ kết cấu thép của cổng trục dầm đôi 2 đầu công xôn.
Hình 16. Thép chữ I.
Hình 17. Thép chữ [.
Hình 18. Thép góc đều cạnh và ứng dụng.
Hình 19. Thép góc không đều cạnh và ứng dụng.
Hình 20. Dầm tổ hợp 1 thanh kết cấu hàn.
Hình 21. Dầm tổ hợp 2 thanh kết cấu hàn.
Hình 22. Mô hình tính theo phương pháp truyền thống.
Hình 23. Dầm chính tổ hợp dạng hộp.

Hình 24. Tiết diện dầm tổ hợp hai thanh kết cấu hàn.
Trang 10


Hình 25. Sơ bộ kích thước tiết diện dầm chính.
Hình 26. Sơ đồ kết cấu chân cổng trục.
Hình 27. Bố trí đường ray xe nâng trên dầm chính.
Hình 28. Sơ bộ kích thước tiết diện dầm chính.
Hình 29. Sơ đồ kích thước tiết diện dầm biên.
Hình 30. Sơ đồ kích thước tiết diện đầu chân cổng.
Hình 31. Sơ đồ kích thước tiết diện cuối chân cổng.
Hình 32. Sơ đồ kích thước tiết diện gối tựa.
Hình 33. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên bánh xe.
Hình 34. Kết quả tính tải trọng lên bánh xe.
Hình 35. Sơ đồ tính sức bền bánh xe.
Hình 36. Sơ đồ xác định ứng suất ở giữa của dầm chính.
Hình 37. Phân bố thanh dầm trên thanh chính.
Hình 38. Sơ đồ xác định vị trí nguy hiểm của xe con trên dầm chính.
Hình 39. Sơ đồ xác định nội lực gối tựa.
Hình 40. Sơ đồ tính tải trọng dần biên.
Hình 41. Sơ đồ xác định nội lực dầm biên.
Hình 42. Sơ đồ xác định nội lực khung chân cổng.
Hình 43. Sơ đồ xác định nội lực chân cổng.
Hình 44. Mô hình cổng trục dầm đôi 2 đầu công xôn
Hình 45. Mô hình tính dầm chính.
Hình 46. Mô hình tính khung chân cổng.
Hình 47. Điều kiện biên của dầm chính.
Hình 48. Đặt tải trọng cho Simulation Studies 1.
Hình 49. Đặt tải trọng cho Simulation Studies 2.
Trang 11

Hình 50. Đặt tải trọng cho Simulation Studies 3.
Hình 51. Đặt tải trọng cho Simulation Studies 4.
Hình 52. Kết quả tổng ứng suất và hệ số an toàn của Simulation Studies 1.
Hình 53. Kết quả tổng ứng suất và hệ số an toàn của Simulation Studies 2.
Hình 54. Kết quả áp lực dầm chính của Simulation Studies 3.
Hình 55. Kết quả áp lực dầm chính của Simulation Studies 4.
Hình 56. Đặt điều kiện biên cho khung chân cổng.
Hình 57. Đặt các tải trọng cho khung chân cổng.
Hình 58. Kết quả nội lực của khung chân cổng và hệ số an toàn.
Hình 59. Kết quả nội lực của 1 bên chân cổng và hệ số an toàn.
Hình 60. Kết quả nội lực của gối tựa và hệ số an toàn.
Hình 61. Kết quả nội lực của dầm biên và hệ số an toàn.

Trang 12


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
* Các ký hiệu thông số ban đầu:
Q

Tải trọng nâng định mức.

H

Chiều cao nâng.

L

Khẩu độ.

vn

Vận tốc nâng.

vx

Vận tốc di chuyển xe nâng.

vc

Vận tốc di chuyển cổng trục.

t

Thời gian phanh cổng.

Gx

Trọng lượng xe nâng.

Gd

Trọng lượng cơ cấu di chuyển cổng trục.

l1

Khoảng cách từ trục các bánh xe nâng đến đầu mút khẩu độ.

Lx

Khoảng cách trục các bánh xe của xe nâng.

Bx

Khoảng cách các vết bánh xe của xe nâng.

Ac

Kích thước bao của dầm biên, chiều rộng cạnh dưới của chân cổng.

Bc

Cơ sở của cổng trục.

Hc

Chiều cao chân cổng.

Bd

Chiều rộng cạnh trên của chân cổng.

Dx

Đường kính bánh xe di chuyển của xe nâng.

* Ký hiệu các đặc trưng hình học:
h

Chiều cao dầm.

h1

Chiều cao đầu dầm chính.

C

Chiều dài đoạn nghiêng của dầm chính

B

Chiều rộng tâm biên.

B0

Khoảng cách nhỏ nhất của hai thành đứng.
Trang 13


b’

Chiều dài phần nhô ra của tấm biên so với tấm đứng.

ht

Chiều cao thanh đứng.

𝛿𝑏

Chiều dày tấm biên trên

𝛿𝑡

Chiều dày thành đứng.

Fi

Diện tích tiết diện tấm thép.

F, A

Tổng diện tích tiết diện.

Jx, Jy

Momen quán tính của tiết diện đối với trục x và y.

Wx, Wy

Momen cản của tiết diện đối với trục x và y.

S x, S y

Momen tĩnh của tiết diện đối với trục x và y.

Z0

Khoảng cách từ trọng tâm xuốn cạnh đáy của tiết diện.

* Ký hiệu lực:
kT

Hệ số va đập khi tính theo độ bền và độ ổn định.

k’T

Hệ số điều chỉnh kể đến hiện tượng va đập.

Gc

Trọng lượng cổng trục.

Gdc

Trọng lượng dầm chính.

Gdch

Trọng lượng dầm giàn chính.

Gdf

Trọng lượng dầm giàn phụ.

Gdng

Trọng lượng dầm giàn ngang.

Gcc

Trọng lượng chân cổng.

𝛾

Khối lượng riêng của thép.

q

Tải trọng phân bố đều bởi trọng lượng bản thân dầm chính.

Q0

Trọng lượng hàng.

Gm

Trọng lượng bộ phận mang vật.

Qtđ

Tải trọng tương đương.

Qtt

Tải trọng tính toán.
Trang 14

P1, P2

Áp lực của bánh xe lên dầm chính của cổng trục dầm đơn.

Pmin

Tải trọng ít nhất của bánh xe lên dầm chính.

Bx1, Bx2

Khoảng cách các vết bánh xe nâng đến cáp treo.

Lx1, Lx2

Khoảng cách trục bánh xe nâng đến cáp treo.

Pd

Tổng tải trọng do trọng lượng vật nâng tác dụng lên bánh dẫn.

Pbd

Tổng tải trọng do trọng lượng vật nâng tác dụng lên bánh bị dẫn.
Tải trọng tác dụng lên các bánh xe A, B, C, D.

PA , PB, PC, PD

PAmax, PBmax, PCmax, PDmax
𝑃𝐴′ , 𝑃𝐵′ , 𝑃𝐶′ , 𝑃𝐷′
𝑃𝐴′′ , 𝑃′′𝐵 , 𝑃𝐶′′ , 𝑃′′𝐷

Tải trọng tác dụng lớn nhất lên các bánh xe A, B, C, D.
Áp lực của bánh xe lên dầm khi có hệ số điều chỉnh.

Áp lực của bánh xe lên dầm khi không có hệ số điều chỉnh.

′
𝑃𝑞𝑡

Lực quán tính do khối lượng cổng trục gây ra.

′′
𝑃𝑞𝑡

Lực quán tính do khối lượng hàng gây ra.

Pqt

Lực quán tính do khối lượng xe nâng gây ra.

Pg

Tải trọng gió tác động lên xe nâng và vật nâng.

RA, RB..

Phản lực tại các điểm A, B.. .

Qx , Qy

Lực cắt theo trục x và trục y.

Qn , Q’n

Áp lực của dầm chính lên khung chân cổng.

N x , N y, N z

Áp lực của dầm chính lên khung chân cổng theo phương x, y, z.

𝜎

Ứng suất.

[𝜎]

Ứng suất cho phép.

f

Độ võng.

[f]

Độ võng cho phép.

n

Hệ số an toàn

[n]

Hệ số an toàn cho phép.

Trang 15


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về cổng trục.
1.1.1. Giới thiệu chung.
Cổng trục là 1 loại máy trục có kết cấu dạng cổng có khả năng di chuyển nhờ các
hệ thống bánh xe chạy trên đường ray cố định. Chiều cao công trục phụ thuôc vào yêu
cầu chiều cao nâng hàng. Thiết bị máy nâng bao gồm palăng hoặc xe nâng và thiết bị
mang vật, thiết bị nâng có khả năng di chuyển dọc theo dầm chính. Vì thế cổng trục có
thể vận chuyển hàng đến bất kỳ điểm nào trong một không gian nhất định của cổng
trục.
Cổng trục là công cụ dùng để cơ giới hóa công tác xếp dỡ, vận chuyển hàng hóa,
tăng năng suất lao động và hạ giá thành sản phẩm. Cổng trục được sử dụng trong nhà
xưởng hoặc ngoài trời. Cổng trục có ở hầu hết các cảng biển, nhà máy đóng tàu, trên
tàu thủy, công ty xây lắp, nhà máy thủy điện, đường sắt, xưởng cơ khí lớn, kho bãi
container, bãi tập kết,…
Các thông số kỹ thuật cơ bản của kết cấu cổng trục : khẩu độ ( L ), tải trọng nâng (
Q ), chiều cao nâng ( H ). Khẩu độ của cổng trục là khoảng cách giữa hai hàng bánh xe
di chuyển cổng trục. Tải trọng nâng là khả năng nâng lớn nhất do nhà chế tạo cổng
trục quy định. Chiều cao nâng tính từ mặt đất tới thiết bị mang hàng đang ở vị trí cao
nhất.
1.1.2. Xu thế sử dụng cổng trục hiện nay.
Xu thế sử dụng công trục hiện nay là dễ vận hành, dễ sửa chữa, tải trọng nâng lớn,
không gian hoạt động cho phép của cổng trục lớn hay khẩu độ và chiều cao lớn, có thể

làm việc trong mọi điều kiện khí hậu, có đầy đủ các hệ thống an toàn, chế độ bảo
dưỡng đơn giản và tuổi thọ lâu dài
Hiện nay các công ty đang tiến hành cải tiến cổng trục để làm sao đạt được chất
lượng tốt nhất.

Trang 16


1.1.3. Phân loại cổng trục.
Theo kết cấu:
+) Cổng trục một dầm
+) Cổng trục hai dầm
+) cổng trục một dầm có công xôn
+) cổng trục hai dầm có công xôn
Theo công dụng có thể phân loại như sau:
+) Cổng trục cảng – bốc xếp congtainer
+) Cổng trục chân dê – nhà máy thủy điện
+) cổng trục công dụng chung – nhà xưởng sản xuất
+) cổng trục bốc xếp kho bãi…

Hình 1. Cổng trục dầm đơn.

Trang 17


Hình 2. Cổng trục dầm đôi.

Hình 3. Bán cổng trục.

Hình 4. Cổng trục dầm đôi 2 đầu công xôn

1.2. Kết cấu thép của cổng trục.
Các bộ phận của kết cấu cổng trục:
1. Bánh xe

2.Nối trục

3. Động cơ

5. Tang

6. Nối trục và phanh

7. Ray di chuyển xe con

8. Xe con

9. Dầm chính

10.Hạn chế hành trình xe con

11. Dầm biên

12. Móc treo

14. Chân cổng

15. Đường ray

Trang 18

4.Gối đỡ trục

13. Hộp điều khiển


Hình 5. Sơ đồ kết cấu cổng trục

Kết cấu thép của cổng trục bao gồm dầm chính, khung chân và dầm biên. Có hệ
thống đường ray đặt cố định trên mặt nền và có thêm bộ phận chân cổng để đảm bảo
cho dầm chính có chiều cao xác định so với mặt nền. Dầm biên là một loại dầm giằng
ngang giúp chân cống đứng vững. Dầm biên có bánh xe và mang theo động cơ di
chuyển cổng trục. Ở một số cổng trục không có dầm biên thì chân cổng trực tiếp có
bánh xe và mang động cơ di chuyển khi đó chân cổng có hình chữ A. Dầm biên ngoài
chịu tải trọng tĩnh là tải trọng nâng, trọng lượng hệ thống nâng, trọng lượng dầm chính
và trọng lượng phụ khác như thiết bị mang hàng, cabin điều khiển… mà còn chịu tải
trọng của khung chân.
Trang 19


Kết cấu của chân cổng trục phụ thuộc vào kết cấu của dầm chính và loại liên kết
giữa dầm chính với chân cổng.
Cổng trục dầm đôi (hình 4) có kết cấu của hai dầm đơn đặt song song. Cổng trục là
loại cổng trục thường sử dụng ngoài trời, có khẩu độ và chiều cao nâng lớn, tải trọng
nâng thay đổi từ 5 đến 1500 tấn, được thiết kế chạy trên đường ray cố định trên mặt
đất.
Kết cấu kim loại cổng trục dầm đôi gồm có kiểu dầm chính có tiết diện hình hộp và
kiểu dàn không gian. Kiểu dầm chính có tiết diện hình hộp tuy nặng hơn kiểu dàn
không gian nhưng vì đơn giản hơn trong chế tạo, có độ cứng trong mặt phẳng đứng tốt
hơn, độ bền khi chịu tải trọng thay đổi tốt hơn nên nó được sử dụng rộng rãi hơn.
1.3. Liên kết giữa các thành phần cổng trục.

1.3.1. Liên kết giữa dầm chính với khung chân.
Liên kết giữa dầm chính với khung chân có các kiểu sau: liên kết cứng, liên kết
mềm, liên kết khớp cầu.
Đối với cổng trục có khẩu độ nhỏ hơn hoặc bằng 20m có thể chế tạo cả hai chân
cổng có liên kết cứng với dầm chính và như vậy sẽ giảm thời gian chế tạo và lắp cổng
trục. Với phương án này, cổng trục có kết cấu đơn giản, không gian hoạt động lớn, giá
thành chế tạo cũng rẻ.
Những cổng trục có khẩu độ lớn hơn 25m thì cổng trục thường có một chân cổng
liên kết cứng với dầm chính, thường được gọi là “ chân cứng “ và một “ chân mềm “,
nhờ khớp xoay hình trụ (nút A, hình 6) với trục xoay nằm trong mặt phẳng nằm ngang.
Chân mềm có liên kết khớp với dầm chính để đảm bảo cho kết cấu là một hệ tĩnh định,
chân mềm có thể xoay lắc quanh theo trục thẳng đứng của nó đến 5˚ để bù trừ các sai
lệch của kết cấu với đường ray. Liên kết này giảm ma sát giữa bánh xe với đường ray,
giảm tải trọng xô lệch và tránh khả năng kẹt bánh xe di chuyển trên đường ray.

Trang 20


Hình 6. Cổng trục có một bên liên kết mềm và một bên liên kết cứng
Ngoài ra, người ta thay chế chân liên kết cứng bằng một gối trượt ( nút B, hình 7),
điều này cho phép dầm chính có thể xoay tương đối quanh vấu cố định ( nút C), chân
mềm bên phải liên kết với dầm bằng khớp cầu ( nút D) cho phép xoay theo hướng bất
kỳ. Do đó mếu cổng trục bị xô lệch thì dầm chính cũng không bị uốn và hoàn toàn
tránh khả năng bị kẹt của bánh xe.

Hình 7. Cổng trục có một bên liên kết mềm và một bên liên kết khớp cầu
1.3.2. Liên kết giữa chân cổng trục với dầm biên.
Liên kết giữa chân cổng với dầm biên là liên kết cứng. Cụm dầm biên là bộ phận có
bánh xe với nhiệm vụ vận chuyển cổng trục dọc theo đường ray, được dẫn động bằng
động cơ giảm tốc. Dầm biên có kết cấu dạng hộp hàn để tăng khả năng chịu tải, người

ta sử dụng dầm biên lắp song song ( hình 8) hoặc dầm biên lắp nối tiếp(hình 9).

Hình 8. Dầm biên lắp song song

Hình 9. Dầm biên lắp nối tiếp

Trang 21


CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CỔNG TRỤC
2.1. Các phương án lựa chọn thiết kế kết cấu dầm chính.
2.1.1. Cổng trục hai dầm có kết cấu dạng hộp.
+ Dầm chính: gồm hai dầm có kết cấu dạng hộp và được liên kết với chân cổng
trục bằng đinh tán. Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn chuyển trên đó và thực
hiện việc nâng hạ, di chuyển vật nâng.
+ Bản má gá dầm và giá đỡ dầm: loại cổng trục này có kết cấu toàn bộ là dạng hộp
nên việc tính toán thiết kế cho toàn bộ cổng trục cũng đơn giản, giảm thời gian chế tạo
và lắp ghép do có thể sử dụng phương pháp hàn tự động. Việc bảo dưỡng cổng trục
cũng đơn giản. Vì vậy giá thành của loại cổng trục này không cao.

Hình 10. Kết cấu kim loại cổng trục hai dầm dạng hộp.
2.1.2. Cổng trục hai dầm kết cấu dạng giàn.
+ Dầm chính: gồm một hệ khung dàn từ các hệ thanh liên kết cùng với nhau bằng
các mối hàn. Trên dầm chính có hai thanh ray để xe lăn chuyển trên đó và thực hiện
việc nâng hạ, di chuyển vật nâng.
+ Bản má gá dầm và giá đỡ dầm: kết cấu kim loại cổng trục hai dầm kiểu dàn là
một hệ không gian phức tạp. Nhưng trọng lượng của cổng trục loại này nhỏ. Tuy
nhiên, vì có nhiều thanh xiên và thanh đứng phức tạp trong chế tạo và giá thành cao
hơn các loại khác. Chất lượng các mối ghép hàn không cao phụ thuộc vào tay nghề của

Trang 22


công nhân, không áp dụng được phương pháp hàn tự động, việc bảo trì, kiểm tra
không thuận lợi.

Hình 11. Kết cấu kim loại cổng trục hai dầm dạng giàn
2.1.3. Lựa chọn phương án hợp lý kết cấu dầm chính.
Qua việc phân tích kết cấu cũng như ưu nhược điểm của từng phương án nhận thấy
phương án 1 (cổng trục hai dầm kiểu hộp) là phù hợp với yêu cầu thiết kế hơn cả, bởi
vì ngoài những ưu nhược điểm nổi bật đã nêu cổng trục hai dầm dạng hộp còn có thể
làm việc ở chế độ trung bình và nặng. Nhược điểm chủ yếu của cổng trục dạng này là
khối lượng toàn cổng trục nhiều hơn một ít so với các loại cổng trục khác, nhưng bù
lại giá thành của nó không cao, kiểm tra bảo dưỡng dể dàng.
2.2. Các phương án lựa chọn liên kết giữa chân cổng trục với dầm chính.
2.2.1. Chân cổng liên kết cứng với dầm chính.
Cổng trục có khẩu độ nhỏ thua hoặc bằng 30m có thể chế tạo cả hai chân cổng có
liên kết cứng với dầm và như vậy để giảm thời gian chế tạo và lắp dựng cổng trục. Với
phương án này, cổng trục thiết kế có kết cấu đơn giản, không gian hoạt động lớn, giá
thành chế tạo cũng rẻ.

Trang 23


Hình 12. Chân cổng liên kết cứng với dầm.
2.2.2. Một chân cổng liên kết cứng với dầm chính.
Cổng trục có chân cổng bên trái liên kết cứng với dầm còn chân cổng bên phải liên
kêt với dầm nhờ khớp xoay hình trụ (nút A ) với trục xoay nằm trong mặt phẳng nằm
ngang. Với sơ đồ này chân mềm có thể lắc quanh trục thẳng đứng tới 50 về cả hai phía

trên. Phương án này kết cấu cũng hơi phức tạp hơn so với phương án 1 nhưng cũng
chưa khắc phục được hết, trong trường hợp này, khi cổng trục bị xô lệch do hai bên có
tốc độ không đều nhau thì dầm cầu bị uốn trong mặt phẳng ngang.

A

Hình 13. Chân cổng một bên liên kết dầm cứng.
2.2.3. Một chân cổng liên kết với dầm bằng gối trượt.
Ở phương án này thì chân cứng bên trái liên kết với dầm bằng gối trượt (nút
B) cho phép dầm có thể xoay tương đối quanh vấu định thẳng đứng (nút C) chân mềm
bên phải liên kết với dầm bằng khớp cầu (nút D) cho phép xoay theo hướng bất kỳ. Do

Trang 24


đó khi cổng trục bị xô lệch thì dầm cầu không bị uốn và hoàn toàn tránh được khả
năng kẹt.
C

D
B

Hình 14. Chân cổng một bên liên kết dầm bằng gối trượt
2.2.4. Lựa chọn phương án hợp lý chân cổng với dầm chính.
Qua việc phân tích kết cấu cũng như ưu nhược điểm của từng phương án nhận thấy
phương án 1 (chân cổng trục liên kết cứng với dầm) là phù hợp với yêu cầu thiết kế
hơn cả. Bởi vì ngoài những ưu điểm nổi bật đã được nêu ở trên, làm việc được chế độ
trung bình và nặng, việc bảo dưỡng cũng đơn giản, dễ chế tạo, giá thành sẻ hơn so với
hai phương án trên nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu làm việc.
2.3. Phương pháp tính toán kết cấu cổng trục truyền thống.

2.3.1. Sơ đồ kết cấu và các thông số của cổng trục.

Trang 25