Tính toán thiết kế thang nâng xây dựng tải trọng nâng 500kg , chiều cao nâng 25m

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

Mục lục
Mục lục 1
Lời nói đầu 4
Chơng I: Tính toán thiết kế tổng thể 5
1.1. Giới thiệu chung 5
1.2. Lựa chọn phơng án thiết kế 6
1.2.1.phơng án 1 6
1.2.2.phơng án 2 9
1.2.3.Kết luận 12
1.3.Tính toán thiết kế tổng thể 12
1.3.1.tổng thể 12
ChơngII:Tính toán kết cấu thép 14
2.1. Xây dựng sơ đồ tính 14
2.2.Xác định tải trọng và tổ hợp tải trọng. 15
2.2.1.Tải trọng không di động 15
2.2.1.Tải trọng di động 16
2.2.3.tải trọng gió 16
2.3.Xác định lực và vẽ biểu đồ nội lực. 18
2.4.Xác định mặt cắt 19
2.4.1.Tính thanh giằng 22
2.4.1.1.Xác định lực cắt trong cột để tính hệ thanh giằng 22
2.4.1.2.Tính thanh giằng xiên 24
2.4.1.3.Tính chọn thanh giằng ngang 27
2.5.Tính toán liên kết 27
ChơngIII: Tính chọn thiết kế bộ tời nâng 31
3.1. Chọn loại dây 31
3.2. Xác định lực căng lớn nhất và hiệu suất pa lăng 32
SV: Lê Văn Công - 1 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

3.3.Tính toán cáp 33
3.4.Tính chọn tang và pu ly 34
1.Xác định đờng kính tang và ròng rọc 34
2.Tính toán chều dài tang 35
3.Tính toán chiều dày thành của tang 36
4.Kiểm tra sức bền của tang 37
5.Chọn động cơ điện 38
3.6.Xác định tỷ số truyền chung 40
3.7.Tính chọn phanh 40
1.Chọn loại phanh 40
2.Tính toán phanh 42
3.8.Bộ truyền 44
3.9.Một số bộ phận khác của cơ cấu nâng 45
3.10.Bộ phận tang 48
1.Cặp đầu cáp trên tang 48
2.Trục tang 50
3.Tính chọn ổ trục 54
Chơng IV: Tính toán thiết kế hệ thống điện 57
4.1. Nhiệm vụ thiết kế 57
4.2.Xây dựng sơ đồ điện 57
4.3.Xác định các thông số cơ bản của hệ thống điẹn 58
1.Xác định cờng độ dòng điện. 58
2. Chọn linh kiện. 58
4.4. Chọn công tắc tơ. 59
4.5.Chọn ATTOMAT 59
ChơngV:Tính toán thiết kế cơ cấu bàn nâng 60
5.1.Sơ đồ tính 60
SV: Lê Văn Công - 2 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

5.2.Tính toán 62
1.Xác định phản lực tại các gối và biểu đồ lực cắt 62
2.Chọn vật liệu chế tạo 63
3.Kiểm tra 64
4.Tính ổn định của thang nâng 66
Chơng VI:Quy trình ché tạo một số chi tiết 69
6.1. Quy trình chế tạo chi tiết trục tang 69
Chơng VII:Quy trình lắp dựng 77
7.1.Đề xuất một số phơng án lắp dựng 77
1.Phơng án 1 77
2.Phơng án 2 78
3.Lựa chọn phơng án 78
7.2.Quy trình lắp dựng thang nâng theo phơng án đã chọn 79
Chơng VIII: Quy trình tổ chức thi công 94
8.1.Quy trình chất hàng nên bàn nâng 94
8.2.Quá trình nâng hàng 95
8.3.Quá trình dỡ hàng 95
8.4.Quá trình hạ hàng 95
8.5.Quy trình bảo dỡng và sửa chữa 95
Kết luận 97
Tài liệu tham khảo 99
SV: Lê Văn Công - 3 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

Lời nói đầu
Đất nớc ta trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá. Do vậy vấn đề dặt ra là
phải xây dựng cơ sở hạ tầng sao cho phù hợp với tiến trình chung của đất nớc, trong
những năm vừa qua cùng với sự phát triển của các ngàng trong các lĩnh vực giao
thông, thuỷ lợi, dây dng dân dụng thì máy móc thiết bị phục vụ cho các lĩnh vực đó

cũng đợc nhập vào nớc ta một cách ồ ạt, không kiểm soát đợc số lợng và chất lợng.
Bên cạnh các trang thiết bị máy móc đợc nhập vào nớc ta là loại máy móc và trang
thiết bị mới, có công nghệ hiện đại thì cũng có một phần rất lớn là hàng cũ đã qua
sử dụng hay công nghệ lạc hậu, lỗi thời. Do vậy mà chất lợng của chúng trong quá
trình khai thác và sử dụng không đảm bảo . Tronh khi giá thành của nó lại khá đắt,
trong số các máy móc thiết bị ta nhập ngoại thì có một số đã sản xuất đợc trong nớc
với chất lợng không thua kém trong khi giá thành lại rẻ hơn rất nhiều nh: cần truc,
cổng trục, trạm trộn bê tông, xi măng, bê tông nhựa nóng, máy ép cọc thuỷ lực,
máy ép bấc thấm, máy nghiền đá, máy sang đá, cần trục tháp nhng trong các loại
máy đó thì số các máy móc thiết bị phục vụ cho ngành xây dựng dân dụng, các nhà
công nghiệp, thì cha có nhiều . Với đề tài tốt nghiệp đợc giao, thiét kế thang nâng
xây dựng có tải trọng nâng 0,5 tấn, chiều cao 25m để phục vụ cho mục đích đó.
Do thời gian và trình độ có hạn chế nên không thể tránh khỏi nhng sai sót trong
quá trình thiết kế mong các thầy, các cô trong bộ môn góp ý và chỉ bảo thêm. Nhân
đây cho em xin chân thành cảm ơn các thầy các cô giáo trong bộ môn máy xây
dựng đã tận tình chỉ dẫn trong quá trình học tập tại trờng. Đặc biệt là thầy giáo Vũ
Văn Trung đã tận tình hớng dẫn để em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, Tháng 5-2005
Sinh viên thực hiện:
SV: Lê Văn Công - 4 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

Lê Văn Công
Chơng 1
Tính toán thiết kế tổng thể
1.1. Giới thiệu chung.
trong công thình xây dựng dân dụng hiện nay với những ngôI nhà cao tầng có
diện tích mặt bằng lớn nh các công trình xây khách sạn, toà tháp, cơ quan, chung c,
bệnh viện. Thì các nhà thầu xây dựng phảI trang bị máy móc cơ giới phong phú và
đa dạng nh máy ép cọc tĩnh, máy trộn bê tông xi măng, cần trục thép và các loại

thang nâng xây dựng. Trong các loại máy nói trên phục vụ cho xây dựng dân dụng
thì các nhà thầu xây dựng không thể thiếu đợc và nó đẩy nhanh tiến độ công thình,
tần suất vận chuyển lớn, đẩy nhanh vận chuyển vật liệu xây dng giảm bớt sức lao
động cho công nhân.
Trong quá trình thi công xây dựng nhà cao tầng, cần trục tháp có nhiệm vụ vận
chuyển bê tông xi măng, các cây thép, để phục cho các công việc, đổ móng ,sàn,
khung nhà, còn vận thang cò nhiệm vụ vận chuyển ngời và vật liệu xây dựng để
hoàn thiện từng tầng của công trình. Thang nâng xây dựng là loại máy nâng đặt cố
định bộ phận mang hàng có thể là phần để bốc vật liệu rời khỏi . Là ca bin hoặc bàn
nâng để vận chuyển hàng bao gói. Bộ phận mang hàng di chuyển theo cơ cấu dẫn h-
ớng của vận thăng đợc sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực nh thi công xây
dựng các công trình công nghiệp và dân dụngthi công cầu cống, ống khói các loại
lớn, công nghiệp tàu thuyền thích hợp cho việc sử dụng vận chuyển lên xuống vật
liệu, có thể sử dụng trong các kho bãi hay nhà cao tầng, vạn thăng thờng nâng hàng
theo phơng thẳng đứng, ở vận thăng thờng dùng tời nâng và thanh răng bánh răng.
Tời nâng thờng đặt trên khung có bộ phận di chuyển dùng thanh răng bánh răng thì
động cơ di chuyển đặt trên nóc ca bin nâng hạ hàng.
SV: Lê Văn Công - 5 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

Đặc điểm vận chuyển bằng vận thăng so với các vận chuyển khác là thời gian
của một chu kỳ bé, tuần suất vạn chuyển lớn, đóng mở máy liên tục. Thang nâng là
một thiết bị đòi hỏi tính an toàn cao nghiêm ngặt nó liên quan trực tiếp đến tài sản
và tính mạng của con ngời vì vậy yêu cầu chung đối với thiết bị thang nâng, chế tạo,
lắp đặt sử dụng và sửa chữa là phải tuân theo một cách nghiêm ngặt các yêu cầu về
an toàn
1.2.Lựa chọn phơng án thiết kế
1.2.1.phơng án 1: Vận thăng có cơ cấu di chuyển dùng thanh răng bánh răng
nh hinh dới.
Trong đó:

1. Động cơ điện
2. Hộp giảm tốc
3. Bánh răng nhỏ
4. Thanh răng
5. Khung dẫn hớng
6. Sàn máy
7. Ca bin
Hình.1.1
Đặc điểm vận thăng loại này thờng dùng trong các công trình nhà cao tầng để
trở ngoiừ và vật liệu xây dựng nh gạch, vôi vữa, bê tông xi măng, cát đá, loại này tải
SV: Lê Văn Công - 6 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
1
2
3
5
4
6
7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

trọng nâng lớn từ 1000kgữ2000kg chiều cao nâng không hạn chế về chiều cao. Bàn
nâng là dạng ca bin kín,kết cấu bộ di chuyển chắc chắn có bố trí cơ cấu an toàn và
có hệ số an toàn cao.
Trong vận thăng có cơ cấu di chuyển thanh răng bánh răng có các loại kết cấu thép
sau.
+ Mặt căt dạng1:

Hình.1.2
u - nhợc điểm:
uđiểm:

+ Độ ổn định của cột theo góc phơng là nh nhau
+ Cột làm việc trắc trắn
+ Thuận tiện khi lăp dung
+ Đảm bảo độ đồng tâm giữa các đốt cột
+ Phù hợp với điều kiện làm việc ngoài trời.
Nhợc điểm :
+ Khó chế tạo
+ Tốn vật liệu
SV: Lê Văn Công - 7 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

+ Khối lợng thép trên một mét dài lớn.
+ Mặt cắtdạng 2:

Hình1.3
u - nhợc điểm:
- Ưu điểm:
+ Đỡ tốn vật liệu .
+ Kết câu khá đơn giản.
- nhợc điểm:
+ Độ ổn định của cột theo các phơng là không nh nhau.
+ Độ đồng tâm không cao
+ Lắp dựng khó khăn
+ Tiết diện mặt cắt lớn
SV: Lê Văn Công - 8 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

1.2.2. Phơng án 2: Vận thăng dùng cáp kéo.

Trong đó:

1:Động cơ
2:Hộp giảm tốc
3:Tang cuốn cáp
4:Ròng rọc đổi hớng
5:Cáp kéo
6:Khung dẫn hóng
7:Bàn nâng
8:Giá đế máy

Hình1.4
Đặc điểm:
Vận thăng cáp kéo không đợc trở ngời chỉ chở vật liệu xây dựng hoặc xe kéo
vật liệu htòng đợc dùng với tải trọng nâng nhỏ hơn một tấn.
Có kết cấu di chuyển đơn giản, động cơ đặt trên hệ máy thờng dùng bàn
nâng để trở vật liệu xây dựng có chiều cao nâng hạn chế.
Vận thăng loại này thờng có các loại kết cấu thép sau:
SV: Lê Văn Công - 9 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

+ Dạng 1:
Hình 1.5

Ưu điểm:
+ Độ ổn định cao.
+ Cột có độ cứng theo các phơng là nh nhau.
SV: Lê Văn Công - 10 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

+ Tính toán thiết kế chế tạo đơn giản
+ Bàn nâng đợc hớng dẫn tốt.

Nhợc điểm:
+ Trọng lợng toàn bộ cột tơng đối lớn.
+ Khó chế tạo.
+ Tốn vật liệu
+ Bố trí cơ cấu di chuyển bàn nâng trên kết cấu gặp nhiều khó khăn.
+ Dạng 2:

Hình 1.6
Ưu đIểm:
+ Kết cấu đơn giản.
SV: Lê Văn Công - 11 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

+ Độ ổn định cao.
+ Độ ổn định theo các phơng là nh nhau.
+ Tính toán thiết kế đơn giản.
Nhựơc điểm:
+ Bánh xe di chuyển của bàn nâng tróng mòn hơn ở dạng 1.
+ Trọng lợng toàn bộ cột tơng đối lớn.
+ Bố trí cơ cấu di chuyển bàn nâng gặp nhiều khó khăn.
1.2.3. Kết luận.
Qua quá trình phân tích u nhợc điểm của các loại vận thăng trên với đề tài
thiết kế thang nâng xây dựng có chiều cao nâng H=25(m) và tải trọng nâng Q=0,5T.
Ta chọn đồ án thiết kế là loại vận thăng theo phơng án 2 và có kết cấu thép dạng 1.
Vì loại này kết cấu thép cứng vững và các bánh xe di chuyển trên mặt phẳng
bởi các bản cách của thép góc, bộ phận mang hàng là sàn để bần nâng.
Do chiều cao làm việc không lớn lắm mang tính kinh tế cao hơn, thuận lợi
cho việc lắp dựng,vận chuyển mà vẫn đáp ứng đợc yêu cầu làm viêc của máy về an
toàn và khả năng đáp ứng đợc những yêu cầu khác trong quá trình làm viêc.
1.3:Tính toán thiết kế tổng thể

1.3.1. Tổng thể.
Căn cứ vào tảI trọng nâng và chiêu cao nâng sơ bộ ta xác định các thông số
ban đầu cần thiết cho may nâng.
Gọi H
m
=h
1
+h
2
+h
3
+H (m)
Trong đó:h
1
: chiều cao của sàn nâng(m)
h
2
:

chiều cao nâng của bộ phận lắp dựng
h
3
: chiều cao của bàn nâng
H: chiều cao cần thiết kế
SV: Lê Văn Công - 12 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

Dựa vào các số liệu thực tế của một số loại máy tuơng tự về tải trong nâng và
chiều cao nâng sơ bộ ta lấy cacá trị số sau cho các thông số h
1

,h
2
,h
3
h
1
=200(mm)
h
2
=4800(mm)
h
3
= 1600 (mm)
H=25000(mm)
Nh vậy chiều cao tổng thể của máy là
H
m
=31600 (mm)
Dựa vào thực tế các máy vận thăng có cùng chiều cao nâng và tảI trọng nâng lấy sơ
bộ
+ trọng lợng bàn nâng:G=3000(N)
+ vận tốc nâng hạ: V
n
=0,4(m/s)
+ tải trọng hàng nâng: Q=5000(N)
+ chế đọ làm việc trung bình: CĐ%=25%
kích thớc bàn nâng:
Kích thớc bàn nâng của ta phụ thuộc vào xe cải tiến.

SV: Lê Văn Công - 13 - Lớp: Cơ giới hoá- K41

950
1900
800
650
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

Hinh .1.7
Ta có kích thớc bàn nâng nh sau
Chiều cao của thành chắn H
b
: H
b
=500(mm)
Chiều rộng của bàn nâng B
b
: B
b
=1200(mm)
Chiều dàI của bàn nâng L
b
: L
b
=1400(mm)
Chơng 2
Tính toán kết cấu thép
Theo kết quả tính toán ở phần trên ta có các thông số sau
Trọng lợng hàng nâng:Q
n
=500(kg)
Trọng lợng bàn nâng:Q

bn
=300(kg)
2.1 xây dựng sơ đồ tính.
Căn cứ vào kết cấu thực tế của máy, đề xuất sơ ìô tính toán sau.
SV: Lê Văn Công - 14 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
25000
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng


Hình 2.1
Trong thực tế cột đợc liên kết với công trình xây dựng cao tầng bằng nhiều
thanh giằng. Ta đi tính toán trạng tháI máy làm việc nguy hiểm là một chỉ một
thanh giằng tờng phía trên cùng khi tính toán với trạng thái này thảo mãn thì đơng
nhiên cột đợc liên kết vơí công trình xây dựng bằng nhiều thanh giằng thì càng đảm
bảo an toàn và thoả mãn với phơng án này thì cột chịu nén đúng tầm đầu dới liên
kết bản lề, đầu trên liên kết chốt. Tải trọng tác dụng theo phơng thẳng đứng.
Với phơng án này thì có một số u điểm sau:
Ưu điểm:
Sơ đồ nguyên lý đơn giản quá trình thiết kế, tính toán , kiểm tra dễ dàng.
Đảm bảo điều kiện ổn dịnh của một kết cấu và gần với mô hình tính toán
thực tế.
Nhợc điểm:
Theo sơ đồ tính toán này thì kết cấu thực tế sau khi dã xác định sẽ thừa bền,
hình dáng và kích thớc lớn , giá thành của sản phẩm sẽ lên cao .
2.2. Xác định tải trọng và tổ hợp tải trọng tác dụng lên kết cấu thép.
Khi thang nâng làm việc ngoài công trờng để vận chuyển vật liệu xây dựng thì
nó thờng xuyên chiu nhiều tác động khác nhau từ bên ngầi, các loại tải trọng này có
thể tác động lên cột một cách thờng xuyên cũng có thể chỉ xuất hiện tại một thời
điểm nào đó trong quá trình làm việc của máy. Để cột tháp có dầy đủ khả năng làm
việc sau khi đã thiết kế chế tạo thì ta phải biết đợc các loại tải trọng tác động lên nó

trong khi làm việc và không làm việc.
II.2.1. Tải trọng không di động :
SV: Lê Văn Công - 15 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

Do trọng lợng bản thân của kết cấu của kim loại gây ra. Thông thờng để
đơn giản trong quá trình tính toán, tải trọng do trọng lợng bản thân gây ra xem nh
phân bố dều dọc theo chiều dài của kết cấu.
Vì có hiện tợng va đạp trong quá trình bàn nâng di chuyển trên kết cấu thép mà đ-
ờng di chuyển của bàn nâng lại có mối nối hoặc để trống nên tải trọng do trọng lợng
bản thân của kết cấu kim loại cần phải tính đến ảnh hởng của hiện tợng va đập đó .
Công thức xác định :(Theo công thức (5-1[3]))
q
1
=k
1
x q
Trong đó :
q
1
: tảI trọng không di động phân bố đều dọc theo chiều dài của kết cấu
k
1
: hệ số đIêù chỉnh kế đến các hiện tợng va đập khi di chuyển máy
Khi vận tốc di chuyển V < 60 m/phút ; lấy k
1
= 1,0
Khi vận tốc chuyển V > 60 m/ phút; lấy k
1
= 1,1

2.2.2. Tải trọng di động.
Là tải trọng ngang do áp lực ngang của các bánh xe di chuyển dọc theo kết
cấu kim loại. Tải trọng này sinh ra do trọng lợng bản thân vật nâng và xe mang
hàng gây ra.
2.2.3. Tải trọng gió.
Khi các máy trục làm việc ngoài trời, khi đó phải xác định tải trọng gió tác
dụng lên kết cấu. Giá trị của nó có thể lấy theo bảng ( 1.2[1]) va bảng (1.4[1])
Toàn bộ tải trọng gió dợc xem là tác dụng ngang và xác định theo công thức:
p
g
= k
k
. q.( F
k
+ V
h
)
Trong đó :
K
k
: hệ số cán động học , đối với dàn và các dầm lấy k = 1,1.
Q: áp lực gió tính toán, q= 250 ( N/m2)
F
k
: diện tích chịu gió tính toán của kết cấu.
SV: Lê Văn Công - 16 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

F
h

: diện tích hớng gió của vật nâng , chọn sơ bộ theo số liệu trong
bảng(1.4[1])
F
h
= 2 (m
2
), ứng với tải trọng nhỏ hơn 1 tấn.
Diện tích hứng gió của kết cấu:
F
k
= F .
Với: F: diện tích hình bao của kết cấu m
2
.(F = 25.0,7)
: hệ dố tính đến phàn rõng của kết cấu đói với kết cấu dàn 2= 0,3 : 0,4 ta
chọn 2= 0,4
F
k
= ( 25. 0,7).4= 7 ( m2)
=> P
g
= 1,1.25.(7+2) = 247,5 (N)
Tải trọng gió , tác dụng theo phơng ngang , thẳng gócvới kết cấu thép coi
điểm đặt lực của nó nằm ở trọng tâm của biểu đồ lực do nó sinh ra.
+ Tải trọng bản thân kết cấu thép: ta coi trọng lợng bản thân .Kết cấu thép phân
bố đều theo chiều dài của kết cấu, với trọng lợng 1 mét dài g=400(N/m)
Trọng lợng toàn bộ bản thân là:
Q
bt
=25x4=10000(N)

Trong phạm vi bài toán với điều kiện thực tế của máy thì cột chia các loại tải
trọng sau.
Trọng lợng hàng nâng: Q=5000(N)
Trọng lợng bàn nâng: G=3000(N)
Tổng hợp giữa
Q
0
=(1+k).(Q+G) =(1+0,15)x(5000+3000)=9200(N)
Lực căng của các cuốn vào tang
S
max
=
9604,0.1
9200
.
=
p
o
na
Q
= 9579,34(N)
Ngoài các loại tải trọng kể trên còn có các loại tải trọng do độ nghiêng của
móng so với phơng thẳng đứng, tải trọng nhiệt, tuy nhiên để đơn giản trong quá
SV: Lê Văn Công - 17 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

trình tính toán nên ta bỏ qua một số loại tải trọng do vai trò của nó là không lớn
hoặc có thể là khắc phục đợc ngoàI thực tế cột dẫn hớng của thang nâng đợc liên
kết với sàn để máy bằng 4 bulông ở 4 góc của liên kết thép ngoài ra thang nâng đợc
dùng trong công tác xây dựng các nhà cao tầng để vận chuyền vật liệu xây dựng,

nên đảm bảo độ ổn định của cột ngời ta thờng lắp các thanh giằng để gắn khung
máy với tờng để tăng độ cứng vững và ấn định của vận thăng. Vì vậy trong thực tế
lắp thêm nhiều thanh giằng bên dới thi càng ổn định.
SV: Lê Văn Công - 18 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Q
S
max
o
25000
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

Hình 2.2
Gọi P là hợp lực của S
max
và Q
o
(Dợc đặt tại trọng tâm của kết
cấu) là tải trọng dọc trục của cột bỏ qua mô men phát sinh của kểt cấu khi
bàn nâng di chiển.
P = S
max
+Q
o
= 9579,34 + 9200 = 18779,34
2.3: Xác định nội lực và vẽ biểu đồ nội lực.
Trong quá trình làm việc của thang nâng thi tại các vị trí khác nhau thì
tải trọng tác dụng vào nó là không giống nhau. Do đó ta cần thiết phải xác
định nội lực tại các mặt cắt của cột, từ đó xác định tại mặt cắt nào của cột thì
nó chịu lực lớn nhất. Tạo điều kiện để tính chọn mặt cắt cột.
Mô hình tính toán và các tải trọng tác dụng( không kể đến tải trọng

gió)
SV: Lê Văn Công - 19 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

Xác định phản lực tác dụng lên Avà B
X
A
+X
B
=0 => X
A
+X
B
=0
P+25=Y
B
Y
B
=18779,34+10000
Y
B
=28779,34(N)
Biểu đồ nội lực:

Hình.2.3
Từ bỉêu đô lc dọc ta thấy rằng mặt cắt nguy hiểm nhất chính là mặt cắt tại
gốc B-B với lực nén trục dọc là N=28779,34(N)
2.4. Xác định mặt cắt của cột.
Trong phần lựa chọn phơng án thiết kế cột ta đã chọn cột hở, bốn mắt liên kết
với nhau băng thanh giằng đợc xây dựng bởi 4 thép đặt ở 4 góc.

Để xac định mặt cắt cột hở chịu nén đúng tâm ta chỉ cần xác định mặt cắt
tại mặt cắt nguy hiểm nhất rồi chọn mặt cắt thoả mãn , các mặt cắt khác lấy cùng
kích thớc với mặt cắt nguy hiểm nhất . diều dĩ nhiên mặt cắt nguy hiểm nhất đã thoả
mãn thì các vị trí khác cũng thoả mãn .
Khi xác định diện tích mặt cắt cột hở ta cần phải xác định hai nội dung sau
+ Xác định diện tích mặt cắt của cột.
SV: Lê Văn Công - 20 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
25000
P
28779,34
18779,34
A
X
A
Y
X
B
B
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

+ Xác định khoảng cách giữa các nhánh cột .
Để xác định diện tích giữa các nhánh cột ta đi xác đinh theo điều kiện ổn
định của cột đối với trục thực x-x để xác định khoảng khoảng cách (b) giữa các
nhánh cột dựa vào diều kiện ổn định của cột theo hai phơng là nh nhau hoặc gần
nh nhau ta có .
Diện tích mặt cắt cảu cột đợc xác định theo công thức sau v
với truc thực x -x
F
CT
=

].[


N

Trong đó:
F
ct
: Diên tích cần thiết của cột.
N: Nội lực tính toán của cột

x
: Hệ số uốn doc theo phơng x-x
Trong công thức trên ta thấy có 2 ẩn số là x là Fct do vậy trớc tin ta phải giả
định độ mảnh để xác định
x
với giá trị tìm đợc thay vào công thức để xác định
F
ct
.
Giả định độ mảnh của cột là
x
tra bảng(11-2[3] )thì
x
=0,4
Với vật liệu làm thép ta chọn thép CT3 với các thông số sau:
+ ứng suốt tỷ lệ
tl

=200 (N/

2m
)
+ trọng lợng riêng =7400 (N/m3)
Ta xác dịnh [ ] ta lấy hệ số an toàn của vật liệu là 1,6 khi đó
[ ] =
tl

/n=200/1,6=125(N/mm2)
N = 28779,34
F =
125.4,0
34,28779
= 575,58
SV: Lê Văn Công - 21 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

Vì mặt cắt đã chọn là 4 thép góc đều cạnh nên diện tích một nhánh khong
nhỏ hơn 575,58/4=143,895(m) tra bảng phụ lục (1[6]) về quy cách cán thép góc đều
cạnh TCVN.1656-75 căn cứ vào diện tích mặt cắt một nhánh ta chọn thép L40 x 4
có diện tích mặt cắt ngang:
F = 3,48(m
2
);
J
x
= 6,36 (cm
2
);
Z
0

=1,26 (cm
2
) ;
Trọng lợng một mét dài 2,73(kg)
Bán tính quán tính cần thiết xác định theo công thức sau;
R
ct
= r
x
= l
0
/l
x
= M
0
. l/l
x
= 125000/130 =192,3(mm)
Trong đó:
M
0
= 1 hệ số tính đổi do dầu cột liên kết chốt
L = 25000: chiều dàI thực của cột.
Từ diện tích mắt cắt ta tiến hành kiểm tra lại cờng dộ của cột theo công thức
[ ] =
Fngx
N
.

Thay số: [ ]= 28779,34/4 . 0,4 . 24,8=51,687(N/mm

2
)
Vậy < [ ] = 125 (N/mm2)
Nh vậy việc chọn trên là thoả mãn .
Xác định khoảng cách giữa 2 nhánh cột(b) quan hệ giữa khoảng cách giữa 2
nhánh cột b và bán kính quán tính r
y
là
r
y
= .b =

r
trong đó:
r
y
=
y
l

muốn xác định đợc b thì phảI xác định r
y
, muốn xác định r
y
thì phải
xác định y
SV: Lê Văn Công - 22 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

Trong cột có thanh giằng để xác định đợc đọ mảnh tính đổi, áp dụng công thức(4-

12[3])

y

=
)
2
2
1
1
.(27max
2
Fg
F
Fg
F
++

Với
x

=
max

=1300
F
1
=F
2
=F

nh
=3,48 . 100 =348(mm2)
=>F
g1
=F
g2
=1,13 . 100 =1139(mm2)
Với thép góc <20 x 3 có diện tích mặt cắt là F=113(mm2)
Trong đó:

x

=145: độ mảnh lớn nhất của cột
F
1
,F
2
diện tích mặt cắt của 2 nhánh cột trên trục 1-2, 2-2
F
g1
,F
g2
: diện tích các thanh giằng thẳng góc với trục 1-2,2-2;
Thay số:
y

=
113
348
.2.27130

2
+
Thay vào công thức xác định r
y
r
y
=
63,130
25000
=
y
l

=191,38 (mm)
r
y
= 0,28 :Hệ số tra bảng (41[2]).
Công thức cần xác định r
y,
:
y

từ đó -> b=
y
y
r

=
28,0
38,191

=683,5
Nh vậy ta lấy b=700(mm) lớn hơn một ít so với tính toán để kết cấu thép chịu
lực đợc tốt hơn,đảm bảo điều kiện ổn định và hình thức đẹp. Ta lấy h
=750(mm)
2.4.1. Tính thanh giằng:
2.4.1.1.xác định lực cắt trong cột để tính hệ giằng.
SV: Lê Văn Công - 23 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

Các thanh chịu nén đúng tâm trong thực tế thờng bị nén lệch tâm ngẫu nhiên
do các thanh đợc chế tạo không đợc phẳng do cấu tạo lệch tâm của đầu cột, do tảI
trọng tác dụng không hoan toàn đúng tâm. Vì vậy ngay từ khi cột mới chịu lực thì
thanh đã chịu lực lệch tâm và rất rễ dẫn đến bị uốn cong, trong thanh xuất hiện mo
men uốn và lực cắt. khi các thanh giằng phảI chịu lực cắt đó.
Trong quá trính tính toán, thiết kế hệ thanh giằng thì lực cắt trong các thanh
giằng đợc xác định theo công thức kinh nghiệm sau.
+ Đối với cột bằng thép CT3;Q=20F
ng
+ Đối với cột bằng thép CT5 và thép hợp kim thấp Q = 40F
ng
trong đó:F
ng
:diện tích mặt cắt nguyên cột(mm2)
Q: lực cắt
Trong quá trình tính lực cắt cần chú ý một số đIểm sau.
+ Trong phạm vi đã quy định với giả thiết trên suốt chiều dàI của kết cấu lực
cắt là một số không đổi.
+ Với các thanh chịu kéo và chịu uốn kết hợp, ngoàI lực cắt do uốn gây ra
giữa 2 nhánh cột nhìn chung không phảI nchỉ có một mặt phẳng có hệ giằng. Nh
phần đã lựa chọn phơng án kết cấu của cột đã chọn, dùng thanh giằng đã liên kết

giữa các nhánh cột với nhau.
Trong phạm vi bài đồ án thiết kế ta lựa chọn thép CT3 dùng để chế tạo các
thanh giằng là thép góc .Khi đó
Q=20 . F
n
=20 .4 .3,48=278,4(N)
F
ng
=4 . F
nh
F
nh
=348(mm2)
Từ mô hình kết cấu thép, đối chiêu với các trờng hợp kết cấu mẫu trong
(trang83[3]) ta thấy kết cấu thép tơng ứng với sơ đồ
SV: Lê Văn Công - 24 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế vận thăng

Khi đó Q
1
=Q/2=2784/2=1392(N)
Trong đó:
Q
1
:lực cắt phân phối cho một mặt phẳng của thanh giằng
2.4.1.2 :tính thanh giằng:
Việc tính toán thanh giằng bao gồm: tính chọnmặt cắt của thanh giằng và
tính liên kết của nó với cột. thanh giằng vừa chịu khi cột chịu uốn vừa chịu lực khi
cột chịu nén .
Khi cột bị uốn sinh ra lực cắt Q trong cột và nội lực trong thanh giằng nên đ-

ợc xác định
áp dụng công thức (4-11[3])
ta có: D =
.cos
1

N
Q
Trong đó:
SV: Lê Văn Công - 25 - Lớp: Cơ giới hoá- K41
X
Y
Q
1
1
Q