Tính toán thiết kế cầu trục có tải trọng nâng 5 tấn – Khẩu độ 10 m – Chiều cao nâng 6m

h­êng ¸p dông cho cÇu trôc khÈu ®é 7m< L<15m vµ c¬ cÊu di chuyÓn nhËn nguån ®éng lùc tõ 2 ®éng c¬ dÆt 2 bªn cho phï hîp víi t¶i träng n©ng £5 tÊn .Vµ kÕt cÊu ®¬n gi¶n b¶o ®¶m ®­îc yªu cÇu kü thuËt kinh tÕ 2.2 Ph­¬ng ¸n II : H×nh vÏ 2. DÇm ®¬n dùa trªn 2 dÇm cuèi cïng víi dµn ngang phô gia c­êng ë 2 phÝa cña dÇm nh­ h×nh vÏ trªn D¹ng nµy th­êng ®­îc ¸p dông cho cÇu trôc cã khÈu ®é L>15m vµ c¬ cÊu di chuyÓn cÇu nhËn ®­îc nguån ®éng lùc tõ 2 ®éng c¬ ®Æt 2 bªn Ph­¬ng ¸n nµy cã ®é æn ®Þnh tèt ¸p dông cho cÇu trôc cã t¶i träng n©ng lín nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ kÕt cÊu vµ tÝnh to¸n phøc t¹p,dïng nhiÒu thÐp 2.3 Ph­¬ng ¸n 3 : H×nh vÏ 3: Ph­¬ng ¸n nµy gia c­êng cÇu trôc dÇm ®¬n d¹ng mét phÝa DÇm chØ lµ dÇm ®¬n cïng víi dÇm ngang phô®Æt mét bªn §èi víi ph­¬ng ¸n nµy søc n©ng cã thÓ ®Õn 10tÊn khÈu ®é ®Õn 30m. c¬ cÊu di chuyÓn nhËn nguån ®éng lùc tõ mét ®éng c¬ qua hép gi¶m tèc. Ph­¬ng ¸n nµy cã ­u ®iÓm lµ b¶o ®¶m tØ sè truyÒn gi÷a c¸c b¸nh xe, nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ¸n nµy lµ g©y ra m« men xo¾n cho dÇm do t¶i träng lÖch t©m. 2.4. ph­¬ng ¸n 4: DÇm ®¬n d­a trªn hai dÇm ®Çu víi c¸c thanh gia c­êng chÐo ®Çu dÇm KÕt cÊu nµy th­êng ¸p dông cho cÇu trôc cã khÈu ®é <7m.NÕu dïng cho cÇu trôc cã khÈu ®é lín h¬n th× ta gia c­êng c¸c b¶n thÐp tÊm vu«ng gãc víi trôc dÇm vµ ch¹y däc theo bông dÇm Ph­¬ng ¸n nµy cã ­u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n ,gän nhÑ nh­ng ®é æn ®Þnh l¹i kÐm PhÇn Iii Lùa chän ph­¬ng ¸n di chuyÓn cÇu Bé m¸y di chuyÓn cÇu trôc cã nhiÒu ph­¬ng ¸n kÕt cÊu nhãm ®¶m b¶o cho cÇu trôc di chuyÓn c¶ 2 bªn, vÒ khÈu ®é dÇm chñ t­ng ®èi lín cã thÓ ®¹t tíi 35m ,dÔ x¶y ra hiÖn tùng x« lÖch gi¸ cÇu khi di chuyÓn. §Ó h¹n chÕ ®é x« lÖch kÕt cÊu thÐp cña cÇu trôc ,gi¸ cÇu vµ khung xe con ph¶i cã ®é cøng v÷ng cao ë c¶ 2 ph­¬ng ,ph­¬ng th¼ng ®øng vµ ph­¬ng ngang. 3.1.Ph­¬ng ¸n 1. Víi khÈu ®é nhá cã thÓ sö dông víi trôc truyÒn dµi quay chËm §éng c¬ 5. B¸nh xe Hép gi¶m tèc 6. Phanh Trôc c¸c ®¨ng 7 .æ trôc trung gian Khíp nèi Víi khÈu ®é nhá cã thÓ dïng s¬ ®å víi trôc truyÒn dµi quay chËm.ë ®©y ®éng c¬ 1 lµ nguån dÉn ®éng chung ,nèi víi hép gi¶m tèc 2, truyÒn m« men xo¾n tíi c¸c b¸nh xe 5 nhê trôc truyÒn ®éng 3.trôc nµy ®­îc chÕ t¹o thµnh nhiÒu ®o¹n, nèi víi nhau b»ng khíp nèi 4, vµ ®­îc ®ì bëi c¸c æ trôc trung gian 7,phanh 6 lµ phanh hai guèc th­êng ®ãng. Trôc truyÒn ®éng dµi ë tr­êng hîp nµy cïng cÊp quay chËm nªn gi¸ trÞ m« men lµ lín nhÊt trong c¬ cÊu,do ®ã b¶n th©n trôc,æ, khíp nèi ®Òu cã kÝch th­íc vµ träng l­îng lín. ®Ó gi¶m nhÑ cã thÓ dïng kÕt cÊu trôc rçng, hµn tõ thÐp èng.lo¹i nµy th­êng dïng khi cÇu trôc cã khÈu ®é nhá. 3.2 Ph­¬ng ¸n 2 §èi víi khÈu ®é lín trªn 15m ng­êi ta th­êng dïng ph­¬ng ¸n trôc truyÒn ®éng dµi ë cÊp quay nhanh. Trôc dµi 2 truyÒn m« men quay tõ 2 ®Çu cña ®éng c¬ 1 ®Õn c¸c b¸nh xe th«ng qua hép gi¶m tèc 3 ë hai bªn. Víi c«ng xuÊt truyÒn , trôc quay cã träng l­îng nhá h¬n kho¶ng lÇn so víi trôc quay chËm , mÆc dï ph¶i dïng 2 hép gi¶m tè träng l­îng chung cña c¬ cÊu còng kh«ng t¨ng . Nh­ng ë ®©y ®é chÝnh x¸c l¾p ®Æt c¸c æ trôc ®ì yªu cÇu cao vµ ph¶i c©n b»ng trong c¸c chi tiÕt m¸y quay nhanh . 3. Ph­¬ng ¸n 3 Bé m¸y di chuyÓn cÇu trôc dÉn ®éng ®éc lËp Mçi côm b¸nh xe chñ ®éng cã mét ®éng c¬ riªng 1; phanh 2 vµ hép gi¶m tèc 3 . Gi÷a 2 côm b¸nh xe chñ ®éng ë 2 bªn kh«ng cã liªn kÕt c¬ khÝ . Trong hÖ thèng nµy cã hiÖn t­îng tù ®éng ph©n t¶i gi÷a c¸c ®éng c¬ ®iÖn . C¬ cÊu dÉn ®éng ®éc lËp ngµy cµng ®­îc sö dông réng r·i trong c¸c cÇu trôc . Mçi côm riªng biÖt ë ®©y ®­îc tÝnh to¸n víi t¶i träng b»ng 60% t¶i träng chung ®Ó ®Ò phßng ph©n bè t¶i kh«ng ®Òu gi­· 2 bªn. Tõ 3 ph­¬ng ¸n ®­a ra ë trªn ta chänph­¬ng ¸n 3 ®Ó tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¬ cÊu di chuyÓn cÇu v× ta nhËn thÊy ph­¬ng ¸n nµy víi ®Ò tµi ®­îc giao. PhÇn iv Bé m¸y n©ng h¹ NhiÖm vô c¬ cÊu n©ng C¬ cÊu n©ng ®­îc dïng ®Ó n©ng h¹ vËt theo ph­¬ng th¼ng ®øng nã cã thÓ lµ mét bé phËn cña m¸y hoÆc lµ mét m¸y lµm viÖc ®éc lËp C¬ cÊu n©ng th­êng dïng trªn cÇu trôc lµ xe con vµ pal¨ng. Do yªu cÇu thiÕt kÕ ta chän c¬ cÊu n©ng trªn cÇu trôc lµ pal¨ng ®iÖn. Pal¨ng lµ thiÕt bÞ n©ng ®­îc treo ë trªn cao gåm mét c¬ cÊu 1 n©ng trong nhiÒu tr­êng hîp ®­îc trang bÞ thªm c¬ cÊu di chuyÓn . Pal¨ng lµ bé phËn ®Ó n©ng h¹ t¶i träng vµ di chuyÓn t¶i träng theo ph­¬ng ngang cña nhµ x­ëng ®Õn vÞ trÝ cÇn thiÕt. Tuú theo môc ®Ých sö 1 dông vµ yªu cÇu cô thÓ cña c«ng viÖc mµ cÇu trôc ®­îc l¾p lo¹i pal¨ng 1 thÝch hîp. Ngµy nay hÇu hÕt c¸c lo¹i pal¨ng ®­îc chÕ t¹o theo quy chuÈn. §Æc ®iÓm cña nã lµ kÝch th­íc nhá gän kÕt cÊu kh«ng phøc t¹p 1 trong l­îng nhÑ. Pal¨ng th­êng ®­îc treo vµo c¸c dÇm gi¸ chuyªn dïng 1 hoÆc treo vµo xe con di chuyÓn trªn ®­êng treo mét tay Tuú theo c¸ch dÉn ®éng pal¨ng chñ yÕu cã hai lo¹i pal¨ng dÉn ®éng tay vµ pal¨ng dÉn ®éng ®iÖn. D©y treo hµng cã hai lo¹i xÝch vµ c¸p. Do yªu cÇu thiÕt kÕ vµ môc ®Ých phôc vô cña cÇu trôc ta chän c¬ cÊu n©ng lµ pal¨ng ®iÖn. V× lo¹i pal¨ng nµy ®¸p øng ®­îc yªu cÇu ®Æt ra khi ' thiÕt kÕ vµ cã ®Æc tÝnh kü thuËt tho¶ m·n víi kÕt cÊu chung cña cÇu trôc. Pal¨ng ®iÖn ë nh÷ng n¬i cã khèi l­îng xÕp dì nhiÒu , chiÒu cao n©ng ®ßi hái t­¬ng ®èi lín, ng­êi ta sö dông pal¨ng ®iÖn. Nã cã thÓ ®­îc sö dông ®éc lËp hoÆc lµm nhiÖm vô c¬ cÊu n©ng trong cÇu trôc, cæng trôc...lóc nµy nã ®­îc trang bÞ thªm c¬ cÊu di chuyÓn. Pal¨ng ®iÖn cã ­u ®iÓm lµ träng l­îng nhá, kÕt cÊu gän vµ rÊt hoµn chØnh, ®é tin cËy cao , chÝ phÝ b¶o d­ìng, söa ch÷a thÊp, dÔ thay thÕ c¸c chi tiÕt h­ háng, dÔ sö dông, hiÖu suÊt cao. Ngµy nay pal¨ng ®­îc chÕ t¹o víi søc n©ng tõ 0, 1 - 32tÊn, chiÒu cao n©ng th­êng tõ 6 - 8m, cã thÓ ®Õn 30m; vËn tèc n©ng kho¶ng 3 tÊn +15m/ph; nã ®­îc chÕ t¹o tõ c¸c vËt liÖu cã ®é bÒn cao ®ång thêi bè trÝ hÖ truyÒn ®éng chen khÝt, th­êng dïng bé truyÒn hµnh tinh ®Æt trong tang rêi, vµ bè trÝ hai phanh; mét phanh ®Üa ®iÖn tõ ®Ó th¾ng ®éng n¨ng r« t« ®éng c¬ trong qu¸ tr×nh phanh vµ mét phanh tù ®éng ®ãng phanh nhê träng vËt n©ng ®Ó h·m gi÷ vËt vµ ®iÒu chØnh vËn tèc h¹ vËt. Do ®ã pal¨ng ®iÖn rÊt nhá gän, an toµn cao; th­êng kh«ng ®ßi hái ng­êi l¸i chuyªn nghiÖp. Do yªu cÇu thiÕt kÕ vµ môc ®Ých phôc vô cña cÇu trôc ta chän c¬ cÊu n©ng lµ pal¨ng ®iÖn. V× lo¹i pal¨ng nµy ®¸p øng ®­îc yªu cÇu ®Æt ra khi thiÕt kÕ vµ cã ®Æc tÝnh kü thuËt tho¶ m·n víi kÕt cÊu chung cña cÇu trôc C¨n cø vµo c¸c th«ng sè c¬ b¶n ®· lùa chän ë phÇn tr­íc vµ c¨n cø vµo mét sè lo¹i cÇu trôc ®­îc trang bÞ pal¨ng ®iÖn, do yªu cÇu cña ®Ò tµi nªn ta chän pal¨ng ®iÖn cã ký hiÖu nh­ sau:T1061.(H×nh 2) §Æc tÝnh kü thuËt cña pal¨ng: Ký hiÖu : T1061 T¶i träng n©ng: 5 (T) VËn tèc n©ng: 8 (m/ph) ChiÒu cao n©ng: 6 (m) VËn tèc di chuyÓn pal¨ng: 20 (m/ph) Ch¹y trªn dÇm thÐp ch÷ I N030¸N045 §éng c¬ ®iÖn c¬ cÊu n©ng C«ng suÊt: 8,0 KW Sè lÇn më m¸y trong mét giê C§=25 lµ 120 lÇn §éng c¬ ®iÖn c¬ cÊu di chuyÓn pal¨ng: víiC§=25 th× c«ng suÊt ®éng c¬ lµ 0,37Kw víi C§=40 th× c«ng suÊt ®éng c¬ lµ 0,6Kw Träng l­îng pal¨ng: 496 kg KÝch th­íc : L = 885mm Ll =217mm L2 = 330 mm A=558mm B=300mm D=536mm c=143mm B2 = 180 F=623mm PHÇn V TÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp cÇu trôc 5.1. TÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp dÇm chÝnh T¶i träng Q=5T=50.000(N) Träng l­îng PaL¨ng kÓ c¶ bé phËn m¸y GPL=4960(N). KhÈu ®é L=9m 5.1.1 X¸c ®Þnh gi¶n ®å tÝnh to¸n cña dÇm Tõ kÕt cÊu thùc cña gi¸ cÇu mét dÇm ®· ®Þnh h×nh tr­íc víi dÇm chñ ®­îc nèi víi dÇm ®Çu b»ng liªn kÕt hµn . Trªn dÇm ®Çu ®Æt c¸c b¸nh xe di chuyÓn ®Ó di chuyÓn cÇu däc nhµ x­ëng . PaL¨ng di chuyÓn trªn gê cña thÐp ®Þnh h×nh I hµn víi b¶n bông d­íi cña dÇm chñ ta coi dÇm chñ lµ c¶ dÇm tæ hîp vµ thÐp ch÷ I. Trong tÝnh to¸n ta vÝ kÕt cÊu cña dÇm chñ nh­ mét dÇm gi¶n ®¬n ®Æt trªn 2 gèi tùa . DÇm sÏ chÞu t¶i träng tËp trung vµ t¶i träng ph©n bè ®Òu . VËy lµ ta cã gi¶n ®å tÝnh to¸n cho dÇm: H×nh vÏ 4.1 5.1.2. Chän h×nh thøc kÕt cÊu dÇm chñ Trong thùc tÕ kÕt cÊu dÇm chñ cña cÇu trôc th­êng cã c¸c d¹ng sau a) DÇm ®Þnh h×nh cã mÆt c¾t ch÷ I §Æc ®iÓm cña dÇm ®Þnh h×nh ch÷ I, do ®iÒu kiÖn c¸n thÐp h¹n chÕ nªn vËt liÖu ph©n bè trªn m¹ch c¾t kh«ng hîp lÝ , b¶n bông thÐp kh¸ dµy , c­êng ®é vËt liÖu ë gÇn trôc trung hoµ kh«ng tËn dông hÕt . Lo¹i dÇm nµy cã ­u ®iÓm lµ cÊu t¹o ®¬n gi¶n , c«ng chÕ t¹o Ýt vµ gi¸ thµnh h¹ , ¸p dông cho c¸c lo¹i cÇu trôc cã søc n«ng nhá , khÈu ®é kh«ng lín. b) DÇm tæ hîp cã m¹ch c¾t ch÷ I, m¹ch c¾t d­íi d¹ng tæ hîp (m¹ch c¾t h×nh hép ) §Æc ®iÓm cña lo¹i dÇm nµy vËt liÖu ph©n bè hîp lÝ trªn m¹ch c¾t chÝnh , v× vËy träng l­îng dÇm nhá h¬n so víidÇm ®Þnh h×nh ch÷ I ®èi víi lo¹i dÇm nµy cã thÓ thay ®æi machj c¾t cña dÇm nh­n vèn cã thÓ b¶o ®¶m ®­îc c¸c yªu cÇu vÒ c­êng ®é , ®é cøng vµ ®é æn ®Þnh tæng thÓ . §ång thêi gi¶m nhÑ ®­îc träng l­îng cña dÇm, dÇm tæ hîp m¹ch c¾t ch÷ I dïng lµm kÕt cÊu dÇm chØ cho nh÷ng cÇu trôc cã khÈu ®é L>15(m). c) DÇm h×nh hép DÇm h×nh hép chØ dïng trong tr­êng hîp dÇm chÞu lùc lín nh­ng chiÒu cao bÞ h¹n chÕ . DÇm h×nh hép chÕ t¹o tèn c«ng vµ nhiÒu thÐp . DÇm h×nh hép cã thÓ t¹o ra mÆt c¾t thay ®æi theo chiÒu dµi ®Ó phï hîp víi t×nh h×nh chÞu lùc , tiÕt kiÖm vËt liÖu , träng l­îng dÇm nhÑ . Víi t¶i träng n©ng Q=5T vµ khÈu ®é L=9m ta chän dÇm tæ hîp cã mÆt c¾t ch÷ I ë d­íi ®Ó treo PaL¨ng n©ng vËt . 5.1.3. X¸c ®Þnh t¶i träng t¸c dông lªn kÕt cÊu thÐp cña cÇu trôc a)T¶i träng tÜnh (t¶i träng cè ®Þnh ) Träng l­îng cña dÇm chÝnh Theo mét sè gi¸ cÇu cã s½n vµ mét sè kÕt cÊu t­¬ng tù ta cã träng l­îng cña dÇm chñ lµ : Gc=1080kg=10800(N) T¶i träng nµy coi nh­ ph©n bè ®Òu trªn suèt chiÒu dµi vµ ®­îc x¸c ®Þnh theo (CI 5,1- TL1) qt=K1.q trong ®ã q=Gc/L=10800/9=120(N/m) K1=1,0 HÖ sè ®iÒu chØnh kÓ ®Õn va ®Ëp . b)T¶i träng di ®éng Bao gåm träng l­îng vËt n©ng (kÓ c¶ träng l­îng ô mãc cÇu ) vµ träng l­îng b¶n th©n cña PaL¨ng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc ; P=Px +PQ (CT 5.3- TL 1) Trong ®ã : Px ¸p lùc cña b¸nh xe do träng l­îng cña PaL¨ng g©y ra (kÓ c¶ ô mãc cÇu ) Px=4960(N). PQ -¸p lùc cña b¸nh xe do träng l­îng cña vËt n©ng vµ bé phËn mang (ô mãc cÇu ) g©y ra (N) PQ= K2 .Q Trong ®ã Q=Qh +Qm/c =50.000 + 1.200 = 51.200(N) K2 lµ hÖ sè ®iÒu chØnh phô thuéc vµo chÕ ®é lµm viÖc víi chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh k2 = 1,2 Pq = 1,2 .51200 = 61440 c)Lùc qu¸n tÝnh ngang : Lùc nµy suÊt hiÖn khi më m¸y vµ phanh cÇu trôc .lùc qu¸n tÝnh nµy do träng l­îng b¶n th©n kÕt cÊu kim lo¹i ®Æt ph©n bè bÒu däc theo chiÒu dµi cña cÇu trôc vµ do t¶i träng di ®éng ®Æt lªn c¸c b¸nh xe cña pal¨ng ®Æt lªn ,c¸c lùc nµy ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau Lùc qu¸n tÝnh ngang do träng l­îng b¶n th©n kÕt cÊu kim lo¹i g©y ra qn = 0,1.q (N) Trong ®ã : q lµ träng l­îng b¶n th©n cña kÕt cÊu kim lo¹i ®Æt ph©n bè ®Òu däc theo chiÒu dµi cña cÇu trôc , q= 1200 (N) Lùc qu¸n tÝnh ngang do t¶i träng di ®éng g©y ra .Lùc nµy do sè b¸nh xe chñ ®éng cña cÇu trôc quýet ®Þnh víi sè b¸nh xe chñ ®éng b»ng tæng sè b¸nh xe th× lùc qu¸n tÝnh ngang ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau : Pqt = 0,1 ( Q + Gpl ) (N) Q : Träng l­îng vËt n©ng Q = 50000 (N) Gpl : träng l­¬ngk pal¨ng Gpl = 7700 (N) Pqt = 0,1 (50000 + 4960) = 554960 (N) 5.1.4. X¸c ®Þnh néi lùc ph¸t sinh trªn dÇm trªn mÆt ph¼ng ®øng §Ó x¸c ®Þnh m¹ch c¸ch cÇn thiÕt cña dÇm chñ cÇn x¸c ®Þnh néi lùc lín nhÊt ph¸t sinh trªn dÇm do t¶i träng di ®éng cµ t¶i träng b¶n th©n cña kÕt cÊu graphÝt©y ra trong mÆt ph¼ng ®øng Ta cã gi¶n ®å tÝnh to¸n cña dÇm theo ph­¬ng ®øng H×nh vÏ 4.2 §Ó x¸c ®Þnh ®­îc diÖn tÝch mÆt c¸ch cÇn thiÕt cña dÇm cÇn x¸c ®iÞnh ®­îc mÆt c¾t nguy hiÓm nhÊt cña dÇm d­íi t¸c dông cña c¸c tØ träng trªn D­íi t¸c dông cña c¸c tû täng di ®éng p graphÝt©y ra vµ c¸c ph¶n lùc t¹i c¸c graphÝtèi A vµ B T¸c ®Þnh ph¶n lùc t¹i A LÊy å MB = 0 Þ RA . L = P ( L- X - ) = o Þ RA = M« men ë tiÕt diÖn cña dÇm d­íi t¸c dông cña t¶i träng p n»m c¸ch g«Ý tùa A mét kho¶ng X Mnd = AA . X Khi t¶i träng di ®éng chuyÓn ra ®Çu dÇm Û X = 0 Þ RA = P Mnd =0 Víi P : t¶i träng di ®éng P = 4960+ 61440 = 66400 (N) L : KhÈu ®é L = 9 m b : kháng c¸ch t©m trôc c¸c b¸nh xe cña pal¨ng b= 0,482 m Þ R A = 66400 = 64622 (N) khi t¶i träng di ®éng di chuyÓn vµo gi÷a dÇm Þ X= Û A A = P = P Mnd = P= P Thay P, L, bvµo ta cã Mnd = 66400 = 141505,9 (N.m ) R A = 66400 =32310,9(N) Ph¶n lùc t¹i graphÝtèi tùa B khi lùc di ®éng c¸ch graphÝtèi tùa B lµ y . lÊy m« men víi ®iÓm A ta cã åMA = RB .L – P ( L-y-) = o Þ RB = M« men uèn cña dÇm d­íi t¸c dông cña t¶i träng P n¨m c¸ch gèi tùa B lµ y Mnd = R B . Y Khi t¶i träng di chuyÓn ra ®Çu dÇm Þ Y= 0 Þ RB = P= 64622 ( N) khi t¶i träng di ®éng chuyÓn vµo gi÷a dÇm Y= Þ RB = = 32310,9 (N) Mnd = Mnd max = P =141505,9 (N.m) D­íi t¸c dông cña c¸c t¶i träng tÜnh g©y ra c¸c ph¶n lùc tùa t¹i c¸c graphÝtèi Avµ B T¶i träng tÜnh nµy lµ q=1200(N/m) X¸c ®Þnh ph¶n lùc t¹i Avµ B do q g©y ra T¹i A åMB = B.L-qL ÞB = q T¹i B åMB = A.L- q.L.=0 ÞA=q Þ A= B=1200. X¸c ®Þnh m« men vèn t¹i m¹ch c¾t bÊt kú trªn dÇm do t¶i träng tÜnh graphÝt©y ra c¸ch gèi tùa A mét kho¶ng Z .Ta cã Mnt = A.Z – q .Z. (N.m) Khi Z= 0 Þ Mut =0 (N.m) Khi Z= ( xÐt m¹ch c¸ch t¹i gi÷a dÇm ) Mnt = A - q Mµ A= q ÞMut = q Þ Mut = =12150 (N.m) M« men uèn nµy chÝnh lµ m« men uèn lín nhÊt do t¶i träng tÜnh g©y ra t¹i gi÷a dÇm theo ph­¬ng th¨ngr ®øng VËy ta cã biÓn ®å lôc c¸ch vµ biÓn ®å lôc m« men uèn do c¸c t¶i träng g©y ra nh­ sau ( h×nh vÏ 4.3 ) M« men uèn tæng céng do t¶i träng tÜnh vµ t¶i träng di ®éng g©y ra Mumax = Mud + Mut Mx = Mumax = 141505,9 + 12150 = 153655,9 (N.m) H×nh vÏ(4.3) biÓu ®å m« men vµ lùc c¾t khi t¶i träng ë gi÷a dÇm H×nh(4.4) biÓu ®å néi lùc theo ph­¬ng ngang d­íi t¸c dông cña lùc qu¸n tÝnh khi t¶i träng ë gi÷a dÇm Lùc qu¸n tÝnh ngang cña t¶i träng di ®éng pqt=5496(N) . Ta cã m« men uèn theo ph­¬ng ngang Muqt khi t¶i träng di ®éng ë gi÷a dÇm Muqt ==5496.=11712,6(N.m). Lùc qu¸n tÝnh ngang do träng l­îng b¶n th©n qn=120(N). ta cã m« men qu¸n tÝnh ph©n bè ®Òu theo ph­¬ng ngang(ë mÆt c¾t nguy hiÓm z=l/2). Mtuqt = 1215(N.m). VËy m« men uèn tæng céng theo ph­¬ng ngang lµ My=Muma=Mtuqt +Muqt=11712,6+1215=12927,6(N.m). 5.1.5 Chän tiÕt diÖn a) Ta chän tiÕt diÖn nh­ h×nh vÏ H×nh vÏ 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 Tæng träng l­îng cña dÇm lµ: 9.36,5 + [(0,3 . 0,01 .9).2 + (0,35 . 0,008 .9).2] . 7,85 tÊn = 1148,5 kg - Träng l­îng dÇm mµ ta chän s¬ bé lµ 1080 kg Do ®é sai lÖch kh«ng lín ta cã thÓ chÊp nhËn ®­îc ta tiÕn hµnh x¸c ®Þnh trôc trung hoµ cña tiÕt diÖn. - Do tiÕt diÖn ®èi trïng nhau qua trôc oy nªn träng t©m cña tiÕt diÖn ph¶i thuéc oy. Träng t©m C cña tiÕt diÖn ph¶i c¸ch trôc ox mét kho¶ng yc H×nh vÏ. Ta chia tiÕt diÖn thµnh 5 phÇn nh­ h×nh vÏ Ta cã: 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 = 4650mm2 VËy yc = 389,14 (mm) TÝnh m« men qu¸n tÝnh Jx Ta cã Jx = Jx1 + Jx2 + Jx3 + Jx4 Jx1= Jx4= Jx2=Jx3= Jx5=JxI+239,142.4650=7080cm4+26592,39191cm4=33672,39191cm4 Jx=åJxi=69493,46051cm4 TÝnh m« men qu¸n tÝnh Jy Jy1=Jy4= Jy2=Jy3=37691733,33mm4=3769,173333cm4 Jy5=JyI=337cm4 Jy=åJyi=12375,34667cm4 b). KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn c­êng ®é (T.L…) d max = 1056,89 (kg/cm2) Víi Mx = 159495,2 (N.m) = 1594952 (kg/cm) My = 13511,5 (mm) = 135115 (kg/cm) Jx = 69493,4605 cm4 Jy = 12375,34667 cm4 X = 150(mm) = 15cm Y = 389,14 (mm) = 38,914 cm Thay c¸c gi¸ trÞ trªn vµo ta ®­îc dmax = 1056,89(kg/cm2) VËy dmax < [d] = 1600(kg/cm+2) c) KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn ®é vâng §é vßng cho phÐp cña dÇm chÝnh ®­îc tÝnh theo (CT.TL) §é vâng cña dÇm do t¶i träng di ®éng râng ra lµ Trong ®ã Pe = Q + GGL = 50.000 + 4960 = 54960(N) L = 9m khÈu ®é E - M« ®un ®µn håi cña vËt liÖu. E = 2.105 (N/mm2) Jx : M«men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn dÇm ®èi víi trôc ngang. Jx = 69493,46051 cm4 = 694934605,1 mm4 Thay c¸c gi¸ trÞ vµo ta ®­îc f1 = 6,3 (mm) - §é vâng cña dÇm do t¶i träng ph©n bè g©y ra lµ q = 1200N/m) = 1,2N/mm f2 = 0,082 (mm) §é vâng cña dÇm khi chÞu t¶i träng danh nghÜa lµ f= f1 + f2 = 6,382 (mm) VËy f < [f] = 12,86 (mm) Do ®ã dÇm ®¶m b¶o vÒ ®é vâng 5.1.6. TÝnh ®­êng Hµn H×nh vÏ TÝnh ®­êng hµn t¹i chç nèi dÇm ch÷ I víi dÇm hép - Khi chÞu uèn ®­êng hµn cã xu h­íng t­¬ng ®­¬ng ®èi víi nhau, ®­êng hµn sÏ chÞu c¸ch theo chiÒu däc dÇm. Lùc c¸ch trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi lµ - Qc : lùc c¾t tÝnh to¸n t¹i m¹ch c¸ch cån xÐt. - Sng: M« men tÜnh m¹ch c¸ch nguyªn cña mét c¸ch dÇm ®èi víi trôc trung hoµ cña dÇm (tÝnh cho thÐp ch÷ I) - Jng : M«men qu¸n tÝnh m¹ch c¸ch nguyªn cña dÇm ®èi víi trôc trung hoµ. Sng = y/c .F = 23,914 . 46,5 = 1112 cm3 Jng = Jx = 69493,46051 cm4 - Qc: Lùc c¸ch lín nhÊt: Khi pal¨ng dÞch s¸t ®Õn dÇm c¸ch ®Çu dÇm 0,8m H×nh vÏ Qc = 65897,7(N) Thay vµo c«ng thøc ta cã øng suÊt c¸ch cña ®­êng hµn lµ. Fh = 2.0,7hh.lh (TL KCT) (V× cã 2 ®­êng hµn) 0,7 : HÖ sè hµn b»ng tay hh: chiÒu cao ®­êng hµn. lh = 1 -> Fh = 1,4 hl mµ [t] = 0,6 [d] = 0,6.1600 = 960kg/cm2 [t] = 9600N/cm2 -> hhl > Do thÐp dµy 10 (mm) -> chän hh = 8 (mm) * KiÓm tra ®­êng hµn t¹i vÞ trÝ thø 2 lÊy chiÒu cao ®­êng hµn lµ 8mm Lùc c¸ch trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi ®­êng hµn. Sng = y//c.F = 84,14 .300.10 = 252420 mm3 = 252,42 cm3 T= tm·= tm·x §¹t yªu cÇu. * §­êng hµn t¹i vÞ trÝ (3) ë trªn cïng kh«ng lín ph¶i kiÓm tra v× lùc trùot nhá h¬n, xa trôc trung hoµ h¬n chän hh = 8mm * KiÓm tra m¹ch c¸ch t¹i chç dÇm chÝnh g¸c lªn dÇm ®Çu. H×nh vÏ Jx = 57166666,67 +194450000 Jx = 25161,6666,7 (mm4) Jx = 25161,66667(cm4) øng suÊt tiÕp lín nhÊt ë trôc trung hoµ ®­îc tÝnh theo c«ng thøc Trong ®ã: Qc : lùc c¸ch lín nhÊt t¹i tiÕt diÖn ®ang xÐt. Sx: m«men tÜnh cña m¹ch c¸ch ®èi víi trôc trung hoµ b: bÒ réng nhá nhÊt cña tiÕt diÖn. X¸c ®Þnh lùc c¸ch lín nhÊt t¹i tiÕt diÖn ®ang xÐt. Coi Pal¨ng ®iÖn tiÕn vÒ phÝa ®Çu dÇm ®Õn kÞch dÇm lµ c¸ch gèi 1 kho¶ng lµ l = 600(mm) = 0,6 m, kho¶ng c¸ch b lµ 16 mm = 1,6 cm ta cã biÓu ®å lùc c¸ch. H×nh vÏ Tõ biÓu ®å lùc c¸ch ta cã. Lùc c¸ch tÝnh to¸n Sx = yc.F = 2.180.10.300 = 1080000 (mm3/ 1080(cm3) mµ [t]= 0,6 [d] = 0,6.1600 = 960 (kg/cm2) VËyt<[t] MÆt c¾ch ®¶m ®¶o * KiÓm tra æn ®Þnh cña dÇm. Ta cã nhËn xÐt: Víi nh÷ng dÇm chñ cña gi¸ cÇu 1 dÇm do c¸c b¸nh xe pal¨ng (t¶i di ®éng) sÏ lµm cho cµnh d­íi cña dÇm vâng xuèng. Khi pal¨ng di chuyÓn tíi vÞ trÝ nµo ®ã th× t¹i ®¸y b¶n c¸nh dÇm sÏ bÞ uèn côc bé sù æn ®Þnh côc bé nµy cã thÓ ph¸t sinh tr­íc khi dÇm bÞ mÊt æn ®Þnh tæng thÓ. V× vËy cÇn ph¶i kiÓm tra æn ®Þnh côc bé cña dÇm. Tuú theo vÞ trÝ cña lùc P trªn giê, øng suèt uèn lín nhÊt cã thÓ xuÊt hiÖn hoÆc ë thí trªn t¹i ®iÓm b¸ch ®Çu cña b¸n kÝnh nèi gê víi thµnh ®øng hoÆc ë thí d­íi ë bªn tù do cña gê. H×nh vÏ: Trô X däc theo chiÒu dµi L cña Ray Trôc y vu«ng gãc víi chiÒu dµi L cña Ray Trôc z nh­ h×nh vÏ. * ë tiÕt diÖn s¸t thµnh ®øng do uèn trong m¹ch ph¼ng xz theo c«ng thøc (TL…) Trong ®ã: K1: HÖ sè phô thuéc vµo tû sè c/b t: chiÒu dµy cña gê p: t¶i träng tËp trung Xem b¶ng kÕt cÊu thÐp cã b = 135; d = 6,5, t = 10,2 ta cã -> nh×n trªn ®å thÞ Ta cã: k1 = 2,5 sx=± ë tiÕt diÖn s¸t thµnh ®øng do uèn trong m¹ch ph¼ng y7 x¸c ®Þnh theo (CT.TL) dy=± Trong ®ã: K2 lµ hÖ sè phô thuéc vµo tû sè c/a = 0,79 Theo ®å thÞ K2 = 0,7 dy=± ë biªn tù do cña giê do uèn trogn m¹ch ph¼ng yz s¸ch thµnh DÊu (+) dïng cho thí kim lo¹i ë trªn chÞu kÐo DÊu (-) dïng cho thí d­íi bÞ nÐn. øng suÊt uèn toµn phÇn ë m¹ch ph¼ng yz x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (TL1) ta cã Trong ®ã: Mn M«men uèn cña dÇm trong m¹ch ph¼ng ®ang xÐt do c¸c t¶i träng tËp trung vµ t¶i träng tËp chung ph©n bè ®Õn gay ra theo (CT TL1) ta cã Wx: m«men chèng uèn trong m¹ch ph¼ng trªn. * øng dông tæng ë gê b»ng - ë tiÕt diÖn s¸ch thµnh ®øng theo (c«ng thøc TL1) - ë biªn tù do cña gê x¸c ®Þnh theo c«ng thøc ( 8-12) trang 139 - TL1 d = dn + dya < [d] dya = 299,05 (N/mm2) > [ dn] = 180 (N/mm) - Ta ph¶i hµn thªm ë d­íi b¶n c¸ch thÐp ch÷ I mét tÊm thÐp dµy lµ D Lóc ®ã ta cã dn + dya dya < [ d2 ] - dn dya < 180 - 89,3 = 90,7 (N/mm2) -> (10,2 +D) > 18,5 mm -> D > 18,5 -10,2 = 8,3 (mm) -> chän D = 10 (mm) * Uèn côc bé b¶n c¸nh phÝa d­íi cña dÇm h×nh hép. D­íi t¸c dông cña lùc tËp trung P th«ng qua b¸nh xe pal¨ng b¶n thÐp c¸nh dÇm cã kh¶ n¨ng bÞ uèn côc bé, ®Ó tr¸nh hiÖn t­îng uèn côc bé nµy ng­êi ta th­êng ®Æt thªm c¸c b¶n ng©n gia c­êng trªn b¶n c¸nh vµ ®Æt th¼ng gãc víi h­íng cña ®­êng ray - ChiÒu cao b¶n ng©n lÊy b»ng 2/3 chiÒu cao tÇm bông lóc b»ng 2/3.350 = 233,3 ta chän lµ 240mm - Cù ly gi÷a c¸c b¶n ng©n a1 ®­îc x¸c ®Þnh bëi ®iÒu kiÖn t¶i träng tËp trung di ®éng coi nh­ hoµn toµn do thanh ray chÞu bá qua t¸c dông cña b¶ng nh©n vµ sù biÕn d¹ng cña b¶n ng¨n coi Ray nh­ mét dÇm liªn tôc nhiÒu nhÞp tùa trªn gèi cøng ®Ó tÝnh M« men lín nhÊt cña Ray cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc Mr =[( trang 65) - TL5] P : T¶i träng di ®éng tËp trung a1 :Cù ly gi÷a c¸c b¶n ng¨n øng suÊt cña Ray (thÐp 1) (ct-3.57) t < 5 : m« men chèng uèn cña Ray ( thÐp I) : øng suÊt cho phÐp cña Ray ( thÐp I ) tõ c«ng thøc trªn ta rót ra kho¶ng c¸ch cÇn thiÕt gi÷a c¸c b¶n ng¨n lµ: Tra b¶ng ta cã Trong ®ã [s] = 1400 (KG/cm2) = 1400 (N/cm2) P = 69140 (n) Chän a = 180 cm c¶ dÇm cã 5 b¶n ng¨m ChiÒu dµy b¶n ng¨n lÊy b»ng chiÒu dµy tÊm bông. 5.2. TÝnh to¸n kÕt cÊu thÐp dÇm ®Çu 5.2.1. §Þnh h×nh thøc kÕt cÇu dÇm ®Çu Víi t¶i träng vµ khÈu ®é nh­ vËy ta chän kÕt cÊu nh­ sau: §Ó cho kÕt cÊu dÇm ®Çu ®¬n gi¶n, dÔ tÝnh to¸n ta chän mét c¸ch cã d¹ng 2 ch­ [ quay l­ng vµo nhau, 2 ®Çu dÇm ®Æt c¸c b¸nh xe di chuyÓn cÇu X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c b¸nh xe di chuyÓn cÇu trôc trªn dÇm cuèi XÐt cÇn trôc tùa trªn 46 xe di chuyÓn A, B, C, D cã khÈu ®é L = 90.000 ta cÇn x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch E gi÷a c¸c b¸nh xe trªn dÇm cuèi. Do khÈu ®é lín h¬n rÊt nhiÒu so víi kho¶ng c¸ch E vµ lùc c¶n kh«ng ®Òu gi÷a 2 bªn ray cïng c¸c nguyªn nh©n do chÕ t¹o l¾p ®Æt vµ dÉn ®éng mµ cã thÓ x¶y ra hiÖn t­îng cÇn trôc ®ang ch¹y th× mét bªn bÞ x« lªch. HiÖn t­îng ®ã lµm cho b¸nh xe tiÕp xóc víi c¹nh ray sinh ral ùc c¶n phô w, lµm t¨ng t¶i träng t¸c dông lªn cÇn trôc. §Ó th¾ng lùc c¶n phô ®ã, ®éng c¬ dÉn ®éng ph¶i ph¸t sinh thªm lùc dÉn ®éng w vµ lùc dÉn ®éng nµy ®­îc ph©n bè ®Òu cho 2 bªn ray, mçi bªn w/2 Nh­ vËy nÕu bªn bÞ x« lÖch lµ bªn ray AB th× t¸c ®éng cã lùc c¶n phô w vµ lùc dÉn ®éng w/2 vµ do vËy vÉn tån t¹i lùc c¶n phô w/2 t¸c dông ng­îc chiÒu chuyÓn ®éng. Bªn ray kh«ng bÞ x« lÖch CD ®­îc t¨ng thªm lùc dÉn ®éng w/2 theo chiÒu chuyÓn ®éng. C¸c lùc ë hai bªn ray ng­îc chiÒu nhau t¹o thµnh m« men x« lÖch M«men nµy ph¸t sinh ra lùc c¶n phô N gi÷a c¸c b¸nh xe vµ c¹ch ranh NÕu N qu¸ lín sÏ lµm cho b¸nh xe kh«ng quay mµ chØ tr­ît ®Ó lo¹i trõ kh¶ n¨ng nµy, ta ph¶i ®¶m b¶o lùc dÉn ®éng ë mçi bªn ray th¾ng lùc c¶n do ma s¸t khi cã lùc w ® trong ®ã f – hÖ sè ma s¸t gi÷a thµnh b¸nh xe vµ c¹nh ray. Trong tÝnh to¸n th­êng lÊy f = theo ®Ò tµi ®ùoc giao cÇn trôc L = 900mm chän s¬ bé E = 1800 (mm). 5.2.2. X¸c ®Þnh gi¶n ®å tÝnh to¸n cña dÇm Tõ kÕt cÊu dÇm ®Çu ®· ®Þnh nh­ trªn ta coi dÇm ®Çu nh­ mét dÇm gi¶n ®¬n ®Æt trªn 2 gèi tùa. DÇm chÞu c¸c t¶i träng tËp trung do träng l­îng dÇm chñ vµ träng l­îng hµng n©ng cïng träng l­îng pal¨ng t¸c dông vµ gi÷a dÇm vµ t¶i träng ph©n bè ®Òu do träng l­îng cña chóng g©y ra hay träng l­îng b¶n th©n g©y ra. V©y ta cã gi¶n ®å tÝnh to¸n cña dÇm 5.2.3. X¸c ®Þnh t¶i träng t¸c dông lªn kÕt cÇu dÇm ®Çm träng l­îng dÇm chÝnh t¸c dông lªn mét bªn dÇm ®Çu chän qd = 5744 (N) T¶i träng di ®éng p=66400 (N) T¶i träng nµy t¸c dông lªn dÇm ®Çu khi pal¨ng di chuyÓn c¸ch dÇm ®Çu mét kho¶ng l = 800 (mm) Khi t¶i träng p c¸ch gèi tùa D mét kho¶ng l = 800 (mm). CÇn x¸c ®Þnh ph¶i lùc t¹i gèi tùa D. Ta cã: LÊy m« men ®èi víi ®iÓm C SMC = RD. L – p(L – 800) = 0 ® RD = = 60497,7(N) Khi t¶i träng p c¸ch gèi tùa C mét kho¶ng l = 800 (mm) t­¬ng tù x¸c ®Þnh ®­îc: RC = RD = 60497,7(N) Lùc qu¸n tÝnh x« ngang t¸c dông lªn dÇm ®Çu khi h·m pal¨ng Pqtpl = Trong ®ã: Rb – tæng ¸p lùc b¸nh xe chñ ®éng GPL: Träng l­îng pal¨ng, GPL = 4960 (N) n: sè b¸nh xe chñ ®éng cña pal¨ng, n = 2 n0: tæng sè b¸nh xe cña pal¨ng, n0 = 4 Þ Pb = (50000 + 4960). = 27480 (N) ® PqtPL = . 27480 = 4121,4 (N) Gi¶ ®Þnh träng l­îng dÇm ®Çu lµ 200kg. T¶i träng cña kÕt cÊu dÇm ®­îc phÊn bè trªn toµn bé chiÒu dµi dÇm. C¨n cø vµo nh÷ng t¶i x¸c ®Þnh trªn ta cã gi¶n ®å tÝnh to¸n cho dÇm ®Çu §Ó x¸c ®Þnh ®­îc m¹ch c¸ch cÇn thiÕt cña dÇm ®Çu, ta ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc m« men uèn lín nhÊt do c¸c t¶i rtäng trªn g©y ra theo hai ph­¬ng X vµ Y ®èi víi dÇm. Coi t¶i träng t¸c dông lªn dÇm ®Çu ph©n bè ®Õn trªn 2 thanh thÐp [ T¶i träng do dÇm chñ t¸c ®éng lªn mét thanh thÐp ] lµ: q1 = T¶i träng hµng n©ng vµ pal¨ng t¸c dông lªn mét thanh thÐp ] lµ q2 = = T¶i träng qu¸n tÝnh ngang t¸c dông lªn mét thanh thÐp ] lµ: q3 = T¶i träng b¶n th©n cña mét thanh thÐp ] lµ: q4 = T¶i träng ph©n bè trªn suèt chiÒu dµi cña mét thanh thÐp ] lµ: C¸c t¶i träng nµy cã t¸c dông lín lªn dÇm ®Çu cã ®iÓm ®Æt lùc t¹i gi÷a dÇm. Khi ®ã ta cã biÓu ®å m« men uèn do c¸c t¶i träng g©y ra ®èi víi dÇm ®Çu nh­ sau VËy ta cã m« men uèn lín nhÊt do c¸c t¶i träng t¸c dông theo ph­¬ng ph¸p ®óng Mx = Mx = 15521,4 + 225 = 15746,4 (N. m) M« men uèn do t¶i träng qu¸n tÝnh ngang t¸c dông lªn dÇm ®Çu theo ph­¬ng ngang lµ: My = Do t¶i träng t¸c dông theo hai mÆt ph¼ng th¼ng gãc víi nhau vµ ®i qua trôc qu¸n tÝnh chÝnh, theo ®iÒu kiÖn c­êng ®é ta cã: sn = « wx ³ Trong ®ã: Mx, My – m« men tÝnh to¸n cña dÇm lÇn l­ît ®èi víi c¸c trôc x – x vµ y – y. wx, wy – m« men chèng uèn cña m¹ch c¸ch dÇm lÇn l­ît ®èi víi c¸c trôc x – x vµ y – y. [s] – øng suÊt uèn cho phÐp [s] = 160 (N/mm2) wx ³ wx ³ 144,78 (cm3) 5.2.4. Chän m¹ch c¾t C¨n cø vµo t×nh h×nh t¸c dông cña t¶i träng, dùa theo ®iÒu kiÖn c­êng ®ét a cã thÓ chän ®­îc m¹ch c¾t cña dÇm. S¬ bé ta chän tiÕt diÖn dÇm nh­ sau: C¨n cø vµo wx tra b¶ng thÐp h×nh chän thep ] w030 cã c¸c th«ng sè sau: wx = 387 (cm3) Jx = 5810 (cm4) wy = 43,6 (cm3) Jy = 327 (cm4) h = 300 (mm) F = 40,5 (cm2) q = 31,8 (kg/m) KiÓm tra m¹ch c¾ch dÇm ®· chän – theo ®iÒu kiÖn c­êng ®é sn = X¸c ®Þnh m« men uèn theo ph­¬ng x Víi thÐp [ ®­îc chän cã khèi l­îng trªn 1 mÐt dÇm: q = 31,8 (kg) = 318 (N) Mx = Thay sè vµo ta cã Mx = = 15521,4 + 128,8 = 15650,2 (N.m) Mx = 15650,2 . 103 (N. m) sn = sn = 80,8 + 42,6 = 123,2 (N/mm2) VËy sn < [sn] = 160 (N/mm2) - Theo ®iÒu kiÖn c­êng ®é f = Trong ®ã SP = q1 + q2 t¶i träng t¸c dông lªn dÇm ®Çu SP = 2 (2872 + 30248,85) = 66241,7 (N) L: KhÈu ®é cña dÈm L = 2000 (mm) E: m« ®un ®µn håi cña vËt liÖu E = 2,1. 105 (N/mm2) Jx: m« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn dÇm ®èi víi trôc x X¸c ®Þnh t¹o ®é träng t©m cña dÇm ta cã: xc = yc = do tiÕt diÖn ®èi xøng xc = 0 yc = 0 Jx = Jx1 + Jx2 = 2. Jx1 = 2. 5810 = 11620 (cm2) Jy = Jy1 + Jy2 = 2Jy1 = 2. 327 = 654 (cm2) §é vâng f = f = f = VËy f < [f] do ®ã tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ®é vâng - KiÓm tra mÆt c¾t cña dÇm ®Æt t¹i gèi châ c¾t b¸nh xe. Do l¾p b¸nh xe vµo dÇm ®Çu ph¶i c¾t v¸t ®i mét phÇn ®Ó l¾p b¸nh xe rêi vµo ®ã. Ta chia mÆt c¾t A – A ra lµm 6 phÇn Ta x¸c ®Þnh øng suÊt c¾t cña mÆt c¾t theo c«ng thøc (TL ....) t = Trong ®ã: QC: lùc c¾t S: m«men tÜnh cña mÆt c¾t Jx: m« men qt cña mÆt c¾t b: bÒ réng chç nhá nhÊt cña mÆt c¾t b = 13 (mm) Ta tÝnh S vµ Jx Tr­íc tiªn ta x¸c ®Þnh träng t©m cña mÆt c¾t gäi träng t©m cña mÆt c¾t cã to¹ ®é lµ (xc, yc) xc = 0 yc = F1 = F2 = 100. 11 = 1100 (mm2) y1 = y2 = 114,5 (mm) F3 = F4 = 6,5 (120 – 11) = 708 (mm2) y3 = y4 = 54,5 (mm) F5 = F6 = (100 – 6,5). 8 = 748 (mm2) y5 = y6 = 4 (mm) Þ yc = VËy to¹ ®é ®iÓm C(0; 65; 5) TÝnh Jx: Jx = 2 + 2 + 112 . 708,5 + + 2 TÝnh Sx: Sx = 2(110. 49 + 708,5. 11 + 748. 61,5) Sx = 215391 (mm3) QC = b = 2. 6,5 = 13 (mm) Thay vµo c«ng thøc t = [t] = 0,6 [s] = 0,6 . 160 = 96 (N/mm2) VËy t < [t] Þ mÆt c¾t ®¶m b¶o 5.2.5. TÝnh to¸n mèi hµn a. Mèi ghÐp hµn trong dÇm C¸c thÐp b¶n vµ thÐp ch÷ [ ®­îc ghÐp l¹i víi nhau b»ng mèi hµn gãc. ChiÒu cao miÖng hµn lÊy b»ng chiÒu dµy cña thÐp b¶n k = 8 (mm) Lùc t¸c dông lªn mèi hµn la m« men do t¶i träng qu¸n tÝnh cña pa l¨ng di chuyÓn trªn dÇm chÝnh g©y ra lùc quan tÝnh nµy ®· ®­îc tÝnh ë trªn. S¬ ®å tÝnh to¸n mèi hµn cña dÇm ®Çu Pqt = 3925,7 (N) M«men cña lùc quan to¸n t¸c dông lªn mèi hµn phÝa tªn Mt = Pqt (350 + 8) = 3925,7 . 358 = 1405400,6 (N. mm) M« men cña lùc qu¸n tÝnh t¸c dông lªn mèi hµn phÝa d­íi Md = Pqt (35078 + 350) = 2917951,2 (N. mm) Chän chiÒu cao mèi hµn k = 8 cho mèi hµn phÝa trªn khi ®ã chiÒu dµi cÇn thiÕt cña mèi hµn phÝa trªn lµ ¸p dông c«ng thøc tÝnh mèi hµn gãc (TL ....) Lt = = Trong ®ã 0,7 lµ hÖ sè hµn b»ng tay. Lt = = b. TÝnh mèi hµn gi÷a dÇm ®Çu vµ dÇm chÝnh DÇm ®Çu vµ dµm chÝnh liªn kÕt víi nhau b»ng mèi hµn chèng. ChiÒu cao miÖng hµn lÊy b»ng 8 (mm) T¶i träng t¸c dông lªn mèi hµn gåm cã: Lùc qu¸n tÝnh khi phanh hµn pal¨ng ®ét ngét. Pqt = 3925,7 (N) vµ m« men lùc qt do phanh cÇn P® = mc = M = P® . §iÒu kiÖn søc bÒn cho mèi hµn ®uîc tÝnh theo nh­ c«ng thøc (TL...) t = tp + tm = t £ [t] S¬ ®å tÝnh liªn kÕt dÇm chÝnh vµ dÇm ®Çu H×nh vÏ: Trong ®ã L = 2ld + ln = 2 ld + 300 Thay sè vµo ta cã t = + ® ChiÒu dµi cÇn thiÕt ld = 135,6 (mm) Ta chän chiÒu dµi ld = 320 (mm) ®Ó hµn hÕt chiÒu réng cña dÇm ®Çu. PhÇn VI TÝnh to¸n c¬ cÊu di chuyÓn cÇn trôc 6.1. TÝnh chän b¸nh xe vµ ray C¨n cø vµo träng t¶i m¸y trôc (theo b¶ng 9-4-TL...), ta chän lo¹i b¸nh xe h×nh trôc cã 2 thµnh bªn, cã ®­êng kÝnh b¸h xe Dbt= 400mm ®­êng kÝnh ngâng trôc l¾p « d = 900mm - T¶i träng t¸c dông lªn b¸nh xe. B¸nh xe bè trÝ víi kho¶ng c¸ch "nhÞp cÇu" L = 9000mm vµ kho¶ng c¸ch trôc c¸c b¸nh xe B = 2000mm, t¶i träng t¸c dông lªn b¸nh xe gåm cã: träng l­îng b¶n th©n Gc vµ träng l­îng pal¨ng GPL cïng víi t¶i träng vËt n©ng Q. C¨n cø vµo ®­êng kÝnh b¸nh xe Dbt = 400 (mm), ta chän ®­êng ray KP 70 cã br = 70 (mm) T¶i träng lín nhÊt t¸c dông lªn b¸nh xe A vµ D khi pal¨ng cã vËt n©ng lín nhÊt t¹i mét ®Çu bªn tr¸i cÇn. Ta cã s¬ ®å tÝnh nh­ h×nh vÏ Pmax = PA = PD = (*) X¸c ®Þnh träng l­îng b¶n th©n cÇn GC s¬ bé nh­ sau + Khèi l­îng dÇm chÝnh vµ b¶n ng¨n lµ Gdc = 1150 (kg) = 11500 (N) + Khèi l­îng dÇm ®Çu Gd® = 200 (kg) = 2000 (N) + Khèi l­îng c¬ cÊu di chuyÓn cÇn Gccdc = 11700 (N) VËy träng l­îng cÇn kÎ c¶ c¬ cÊu di chuyÓn lµ: GcÇn = Gdc + Gdd + Gccdc = 11500 + 2000 + 11700 = 25200 (N) vËy ta cã GC = 25200 (N) GPL = 4960 (N) Q = 50000 (N) Thay vµo c«ng thøc (*) ta cã Pmax = (4960 + 50000) Pmax = 32585,5 (N) T¶i träng nhá nhÊt t¸c dông lªn b¸nh xe A vµ D khi pal¨ng kh«ng cã vËt n¨ng t¹i ®Çu bªn ph¶i cÇn Pmin(AB) = GPL . Pmin(AD) = 4960 . T¶i träng t­¬ng ®­¬ng t¸c dông lªn b¸nh xe Pbx = g. Kbx. Pmax Trong ®ã: g: hÖ sè cã tÝnh ®Õn sù thay ®æi cña t¶i träng phô thuéc vµo tû sè = Tra b¶ng (TL 1...... ) TL2 míi ) ta cã g = 0,8 Pmax : t¶i träng lín nhÊt cã thÓ xuÊt hiÖn ®èi víi b¸nh xe, x¸c ®Þnh cho tr­êng hîp bÊt lîi nhÊt ®èi víi b¸nh xe. Kbx : hÖ sè tÝnh ®Õn chÕ ®é lµm viÖc cña c¬ cÊu ë ®©y lµ chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh Kbt = 1,2 VËy Pbx = 0,8. 1,2 . 32585,5 = 31282 (N) B¸nh xe ®­îc chÕ t¹o b»ng thÐp ®óc 55TL. §Ó ®¶m b¶o l©u mßn vµ b¸nh xe ®¹t ®é r¾n HB = 300 – 320 vµnh b¸nh ®­îc kiÓm tra theo øng sÊt dËp côc bé. Gd = 190 . (CT 2.67 – Tl 2) P: T¶i träng tÝnh to¸n lªn b¸nh xe b, r chiÒu réng mÆt lµm viÖc vµ b¸n kÝnh b¸nh xe. Gd = 190 . mµ [sd] = 750 N/mm2 VËy Gd < [sd] do ®ã kÝch th­íc b¸nh xe chän hîp lý. 6.2. §éng c¬ ®iÖn Lùc c¶n tÜnh chuyÓn ®éng cña cÇn trôc gåm cã lùc c¶n do ma s¸t vµ lùc c¶n do ®é dèc vµ ®­êng ray, thµnh phÇn lùc c¶n do giã ë ®©y kh«ng cã v× cÇn trôc lµm viÖc trong nhµ x­ëng. - Lùc c¶n do ma s¸t w1 = (G0 + Q). (CT 3 - 40 TL2) Trong ®ã: G0: träng l­îng cÇn trôc kÓ c¶ bé phËn mang vËt. Q: träng l­îng vËt n©ng Dbx: ®­êng kÝnh b¸nh xe, Dbx = 400 (mm) d: ®­êng kÝnh ngâng trôc l¾p æ cña b¸nh xe d = 90 mm f: hÖ sè ma s¸t trong æ trôc phô thuéc vµo lo¹i æ vµ kÕt cÊu æ, f = 0,015 m: hÖ sè ma s¸t l¨n phô thuéc vµo lo¹i ray vµ ®­êng kÝnh b¸nh xe m = 0,6 (b¶ng 3 – 7 TL 2) vËy w1 = (50000 + 4960 + 25200) w1 = 528,5 (N) - Lùc c¶n do ®é dèc ®­êng ra ®Æt tr©n cÇn w2 = a (G0 + Q) Trong ®ã: a: ®é dèc cña ®­êng ray, chän a = 0,001. w2 = 0,001 (50000 + 4960 + 25200) = 80,1 (N) - Tæng lùc c¶n tÜnh chuyÓn ®éng wt= kt. w1 + w2 Trong ®ã: kt – hÖ sè kÓ ®Õn lùc ma s¸t thµnh b¸nh vµ mÆt ®Çu moay¬. kt = 2,4 t­¬ng øng víi VËy wt = 2,4 . 528,5 + 80,1 = 1348,5 (N) C«ng suÊt tÜnh yªu cÇu ®èi víi ®éng c¬ ®iÖn Nt = Trong ®ã wt: tæng lùc c¶n tÜnh wt = 1348,5 (N) v: vËn tèc di chuyÓn cÇn v = 60 (m/ph) hdc: hiÖu suÊt truyÒn ®éng Nt = Do bè trÝ c¬ cÊu di chuyÓn cÇu lµ ®éc lËp nªn ®Ó ®Ò phßng ph©n bè t¶i träng kh«ng ®Òu gi÷ 2 bªn th× c«ng suÊt cÇn thiÕt cña mçi ®éng c¬ mçi bªn lÊy b»ng 60% Nt yªu cÇu chung. V©y N = 60% . wt = 60% . 1,59= 0,96 (Kw) T­¬ng øng víi chÕ ®é lµm viÖc cña c¬ cÊu lµ trung b×nh ta chän ®éng c¬ ®iÖn cho c¬ cÊu di chuyÓn lµ ®éng c¬ d©y cuèn ®Ó cã thÓ thay ®æi ®­îc tèc ®é di chuyÓn. V× khi mang t¶i th× cÇn ®iÒu chØnh cÇn di chuyÓn chËm, cßn khi kh«ng mang t¶i th× cÇn ®iÒu chØnh di chuyÓn nhanh. Së dÜ kh«ng chän ®éng c¬ lång sãc v× ®éng c¬ d©y cuèn lµm viÖc kÐm h¬n v× cã ®­êng ®Æc tÝnh mÒm h¬n. Kh¶ n¨ng thay ®æi tèc ®é tèt h¬n. T­¬ng tøng víi chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh cã C§ = 25% s¬ bé ta chän ®éng c¬ r«to d©y cuèn MT – 011 – 6. Theo b¶ng 2 – 27 c¸c lo¹i ®éng c¬ ®iÖn dïng cho cÇn trôc. §éng c¬ MT – 011 – 6 cã c¸c th«ng sè sau C«ng suÊt: N = 1,4 (Kw) Sè vßng quay n = 885 (v/ph) HÖ sè qu¸ t¶i: M«men v« n¨ng (Gi. Di2)r«to = 0,85 (N. m2) Khèi l­îng ®éng c¬: m®c = 51 (kg) 6.3. X¸c ®Þnh tû sè truyÒn vµ chän hép gi¶m tèc - Sè vßng quy yªu cÇu cña b¸nh xe Tõ c«ng thøc: v = R. w mµ w = n = Thay sè c¸c sè sau: v = 60 (m/ph) = 1(m/s) D = 0,4 (m): ®­êng kÝnh b¸nh xe n = Tû sè truyÒn chung cÇn cã ®èi víi bé truyÒn lµ: i = S¬ ®å c¬ cÊu di chuyÓn cÇn - Chän hép gi¶m tèc ta dïng hép gi¶m tèc b¸nh ran trô ®Æt ®øng. Hép gi¶m tèc ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau Víi C§ 25% sè vßng quay trôc vµo lµ 885 (v/ph) truyÒn ®­îc c«ng suÊt 1,2 kw vµ tû sè truyÒn i = 190. Hép gi¶m tèc phï hîp h¬n c¶ lµ hép gi¶m tèc BK350-II-1, kiÓu 1 trôc vµo vµ 2 trôc ra. Cã c¸c ®Æc tÝnh sau: A = A1 + A2 + A3 = 90 + 130 + 130 = 350 (mm) C«ng suÊt truyÒn víi c­êng ®é 25% sè vßng quay trôc vµo 1000 (v/ph) N = 1,8 (kw), tû sè truyÒn i = 30,56 Nh­ vËy muèn ®¶m b¶o yªu cÇu ®éng häc ta ph¶i thiÕt kÕ hép gi¶m tèc theo c¸c yªu cÇu ®Ò pa ë trªn ®Ó qu¸ tr×nh thiÕt kÕ ®­îc nhanh chãng gièng nh­ hép gi¶m tèc BH350. Ta chØ thay ®æi ®«i chót vÒ sè l­îng r¨ng c¸c b¸nh r¨ng sao cho phï hîp víi tû sè truyÒn yªu cÇu. §Ó cã c¬ së ta dïng gåm toµn bé c¸c th«ng sè vµ kÝch th­íng c¬ b¶n cña hép gi¶m tèc quy chuÈn. KiÓm tra kh¶ n¨ng t¶i cña nã so víi yªu cÇu. Kh¶ n¨ng m«men ë trôc ra Mvµo = 9550 Kh¶ n¨ng truyÒn m« men ë trôc ra. Mra = Mvµo . i = 17,2 . 30,56 = 525,63 (N. m) Yªu cÇu m« men dÉn ®Õn trôc vµo. Yªu cÇu m« men dÉn ®Õn trôc vµo Mycvµo = 9550 Yªu cÇu m« men truyÒn ë trôc ra Mycra = Mycvµo. iyc = 10,36. 18,5 = 191,66 (N. m) Nh­ vËy hép gi¶m tèc hoµn toµn ®ñ kh¶ n¨ng t¶i. VÊn ®Ò cßn l¹i lµ ta ph¶i thiÕt kÕ sao cho ®¶m b¶o tû sè truyÒn yªu cÇu i = 18,5. Theo hép gi¶m tèc BH350 th× tØ sè truyÒn chung lµ i = 30,56 vµ ph©n ra c¸c cÊp nh­ sau i = i1. i2. i3 = ®Ó gi÷ nguyªn c¸c th«ng sè kho¶ng c¸ch trôc, m« ®un vµ do ®ã kÝch th­íc toµn bé hép gi¶m tèc lµ sÏ dïng sè r¨ng kh¸c nh­ng vÉn gi÷ tæng sè r¨ng tõng cÆp mét theo tiªu chuÈn cô thÓ lµ: i = i1. i2. i3 = ta sÏ cã häp gi¶m tè cã ®ñ kh¶ n¨ng t¶i vµ ®¶m b¶o yªu cÇu ®éng 6.4. KiÓm tra ®éng c¬ ®iÖn vÒ m« men më m¸y. Gia tèc lín nhÊt cho phÐp ®Ó ®¶m b¶o hÖ sè an toµn b¸m kb = 1,2 tÝnh cho tr­êng hîp lùc b¸m Ýt nhÊt (khi kh«ng cã vËt n©ng). Jomax = (CT 3.51 – TL 2) G0 = GPL + GC = 4960 + 25200 = 30160 (N) G = : tæng ¸p lùc lªn c¸c b¸nh dÉn khi kh«ng cã vËt n©ng (träng l­îng b¸m) Gd = d: hÖ sè b¸m cña b¸nh xe vµo ray, lµm viÖc trong nhµ d = 0,2 wt0 : tæng lùc c¶n tÜnh chuyÓn ®éng cÇn lªn khi c«ng cã vËt n©ng tÝnh nh­ sau: wt0 = wt . wt0 = 1351,3 VËy Jomax = J0max = 0,674 (m/s2) víi (z = 0,015, d = 90mm, Dbx = 400 mm) Thêi gian më m¸y t­¬ng øng víi gia tèc trªn: Tm0 = M«men më m¸y tèi ®a cho phÐp ®Ó kh«ng x¶y ra tr­ît tr¬n theo c«ng thøc: M0m = + (CT 3.55 – TL 2) Trong ®ã (Gi. Fi2)I = (GiDi2)roto + (Gi Di2)khíp (GiDi2)roto = 0,85 (w. m2) (Gi Di2)khíp = 0,255 (w. m2) (Gi. Fi2)I = 0,85 + 0,255 = 1,1 (N. m2) ¬ ®©y ta chän khíp vßng ®µn håi cã b¸nh phanh ®­êng kÝnh D = 100mm cho phanh TKT 100 VËy M0m = M0m = 6,817 + 32,20 + 7,195 = 46,21 (N. m) M«men më m¸y: §èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu vµ ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu kiÓu d©y cuèn Mm = Mm = 1,45 Mdn Mdn : m«men danh nghÜa cña ®éng c¬ Mdn = 9550 VËy Mm = 1,45 . 15,1 = 21,89 (N. m) Mm < M0m Nh­ vËy ta ®· dïng Mmmax = 1,8 Mdn th× ®éng c¬ cã m« men më m¸y nhá h¬n m« men më m¸y cho phÐp. - KiÓm tra hÖ sè an toµn b¸m thùc tÕ TÝnh thêi gian më m¸y khi kh«ng cã vËt nÆng T0m = víi M0t = T0m = T0m = T0m = 0,2067 + 2,8336 » 3,1 (s) Gia tèc thùc tÕ khi më m¸y J0m = HÖ sè an toµn b¸m kiÓm tra theo c«ng thøc Kb = Kb = Kb = 2,12 Ta thÊy Kb = 2,11 > 1,2 VËy ®éng c¬ ®· chän lµ ®¶m b¶o 6.5. TÝnh chän phanh Gia tèc h·m khi kh«ng cã vËt n©ng (b¶ng 3.10 – TL 2) t­¬ng øng víi tØ lÖ nÐn b¸n dÉn so víi tæng sè b¸nh xe lµ 50% víi hÖ sè b¸m j (j = 0,2) Ta cã J0ph = 0,75 (m/s2) Thêi gian phanh khi kh«ng cã vËt t0ph = Víi phanh ®Æt ë trôc thø nhÊt, m« men phanh: Mph = + (CT 3.58 – TL 1) víi wt0 = G0 Mph = Mph = 2,66 + 2,32 + 2,34 = 7,32 C¨n cø vµo m«men phanh ë trªn ta chän phanh m¸ TKT – 100 cã Mph = 20 (N. m) KiÓm tra t×nh h×nh lµm viÖc cña phanh ®· chän kiÓm tra hÖ sè an toµn b¸m Kb = Kb = 1,66 > 1,2 Khi cã vËt thêi gian phanh lµ: tph = Trong ®ã Mt = tph = tph = 0,12 + 1,89 = 2,01 (s) Gia tèc h·m sÏ lµ Jph = N»m trong kho¶ng th­êng dïng ®èi víi c¸c cÇn trôc th«ng th­êng vËy phanh ®· chän lµ hîp lý. 6.6. C¸c bé phËn kh¸c cña c¬ cÊu di chuyÓn - Trôc b¸nh dÉn KÕt cÊu bé phËn trôc cïng b¸nh dÉn vµ hép trôc h­ h×nh ve B¸nh xe l¾p cøng trªn trôc ®Æt trªn æ l¨n trong c¸c hép trôc do ®ã trong qu¸ tr×nh lµm viÖc trôc quay chÞu uèn vµ xo¾n øng suÊt uèn sÏ thay ®æi theo chu kú ®èi xøng, øng suÊt xo¾n do tÝnh chÊt lµm viÖc 2 chiÒu cña c¬ cÊu di chuyÓn còng xem nh­ thay ®æi theo chu kú ®èi xøng. Ta cã s¬ ®å tÝnh trôc nh­ sau: T¶i träng lín nhÊt t¸c dông lªn b¸nh xe (b¸nh D) ®· x¸c ®Þnh trong b­íc tÝnh toµn b¸nh xe, cã trÞ sè Pmax = 32558,5 (N). - T¶i träng tÜnh cã kÓ ®Õn ¶nh h­ëng cña t¶i träng ®éng: Pt = Pmax. K® = 32558,5. 1,2 = 39070,2 (N) - M«men lín nhÊt t¹i tiÕt diÖn gi÷a b¸nh xe Mn = Ngoµi lùc Pt trong mÆt ph¼ng ngang trôc cßn bÞ uèn bëi lùc di c¶n b¸nh xe (gÇn = 1/2 lùc c¶n chuyÓn ®éng cÇn l¨n) song trÞ sè lùc nµy nhá nªn cã thÓ bá qua. M«men xo¸n lín nhÊ truyÒn tõ trôc ra cña hép gi¶m tèc sang c¸c b¸nh dÉn sÏ xuÊt hiÖn khi ®éng c¬ ®iÖn ph¸t ra m«men lín nhÊt trong thêi kú më m¸y. Víi hÖ sè qu¸ t¶i lín nhÊt khi më m¸y ®· quy ®Þnh th× m«men më m¸y lín nhÊt trªn trôc I (trôc ®éng c¬) sÏ lµ: Mmmax = 1,8. Mdn = 1,8. 15,1 = 27,18 (N. m) Trong ®ã: Mdn : m«men danh nghÜa cña ®éng c¬ (N. m) M«men ®Ó th¾ng lùc c¶n tÜnh cña chuyÓn ®éng: Mt = 9550 = 9550 M«men d­ ®Ó th¾ng qu¸n tÝnh cña hÖ thèng Md = Mmmax Mt = 27,18 – 19,41 = 7,77 (N. m) M«men ®Ó th¾ng qu¸n tÝnh khèi l­îng c¸c bé phËn chuyÓn ®éng th¼ng M'd = Md. Trong ®ã (GiDi2)td : m«men v« l¨ng t­¬ng ®­¬ng cña c¸c bé phËn chuyÓn ®éng th¼ng thu vÒ trôc ®éng c¬ (GiDi2)td = 0,1 . (G0 + Q) Thay sè vµo ta cã: (GiDi2)td = 0,1 (30160 + 50000) . S(GiDi2) : tæng m« men v« l¨ng cña hÖ thèng thu vÒ trôc ®éng c¬ Tæng m«men v« l¨ng c¸c chi tiÕt m¸y quay thu vª trôc ®éng c¬ S(GiDi2)q = 1,2 [(GiDi2)roto + (GiDi2)khíp] = 1,2 [0,85 + 0,255] = 1,326 (N. m2) S(GiDi2) = (GiDi2)td + S(GiDi2)q = 38,1 + 1,326 = 39,426 (N. m2) M'd = Md Nh­ vËy tæng m«men lín nhÊ trªn trôc I sÏ truyÒn ®Õn b¸nh dÉn M1 = Mt + M'd = 19,41 + 7,5 = 26,91 (N. m) M«men tÝnh to¸n cã kÓ ®Õn t¶i träng ®éng M'1 = M1. K® = 26,91 . 1,2 = 32,29 (N. m) M«men xo¾n lín nhÊt trªn c¸c trôc b¸nh xe dÉn: Mbd = M'1. i. hdc = 32,29. 18,5 = 507,76 (N. m) M«men t­¬ng ®­¬ng t¸c dông lªn trôc Mtd = V× øng suÊt xo¾n thay ®æi ®èi xøng nªn a = 1 Mt = Mbd = 507,75 (N. m) = 507760 (N. mm) Mtd = = 2589826,3 (N. mm2) Ta cã biÓu ®å néi lùc ®Ó chÕ t¹o trôc ta dïng thÐp 45 cã giíi h¹n míi s'-1 = 250 (N/mm2) vµ t'-1 = 150 (N/mm2) øng sÊt uèn cho phÐp ®èi víi chu kú ®èi xøng x¸c ®Þnh nh­ sau: [s] = (CT 1.12 – TL 2) Trong ®ã [n']: hÖ sè an toµn [n'] = 1,5 k' : hÖ sè tÝnh ®Õn tËp trung øng suÊt, nã phô thuéc vµo ®Æc ®iÓm chi tiÕt. k' = 2,5 (bang 1.5 – TL 2) VËy [s] = VËy ®­êng kÝnh trôc t¹i tiÕt diÖn gi÷a b¸nh xe cÇn cã: d ³ = ta lÊy ®­êng kÝnh trôc ë ®©y d = 95 (mm) ®­êng kÝnh trôc t¹i chç l¾p æ bÞ d = 90 (mm) ®­êng kÝnh trôc t¹i chç l¾p khíp nèi víi hép gi¶m tèc cho do chØ chÞu m«men xo¾n nªn ®­îc tÝnh nh­ sau: Mtd = Trong ®ã: Mn = 0 a = 1 Mtd = Mx d ³ = chän d = 52 (mm) ë ®©y trôc chç l¾p æ bi cã t¹o thªm ren ®Ó gh× chÆt trôc víi ca träng cña æ bi, cè ®Þnh ca trong cña æ bi ®èi víi trôc Chän then cho trôc b¸nh xe Ta chän then theo ®­êng kÝnh trôc Then t¹i chç l¾p trôc víi b¸nh xe víi d = 95 (mm) ChiÒu dµi then l = 08 chiÒu moay¬ l = 0,8. 92 = 73,6 (mm) Chän chiÒu dai then theo tiªu chuÈn lÊy l = 80 mm Chän tiÕt diÖn then: b x h = 28 x 16 l¾p vµo lç s©u 8mm trªn trôc Ta cã kÝch th­íc then b»ng nh­ sau: KiÓm nghiÖm l¹i then theo søc bÒn dËp trªn bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a trôc vµ then Theo c«ng thøc kinh nghiÖm (CT 7.12 – TL 6) ta cã sd = KiÓm nghiÖm theo ®iÒu kiÖn chÞu c¾t: tc = [t]c = 87 (N/mm2) (b¶ng 7.20 - TL 6) [sdc] = 100 (N/mm2) (b¶ng 7.20 – TL 6) R·nh then øng víi d = 95 (mm) (b¶ng 7.23 – TL 6) Cã khoÐt r·nh then b. h = 28. 16 R·nh then øng víi d = 55 (mm) ® b. h = 18. 11 S¬ ®å h×nh vÏ - KiÓm tra l¹i hÖ sè an toµn theo søc bÒn mëi cña trôc t¹i tiÕp ®iÓm nguy hiÓm víi d = 95 (mm) ta cã w = 75300 (mm3) (b¶ng 7.22 – TL 6) w0 = 159400 (mm3) C¸c øng suÊt lín nhÊt: tmax = smax = (N/mm2) HÖ sè chÊt l­îng bÒ mÆt ë ®©y lÊy b = 0,9 (Tra 12 – TL 2) HÖ sè kÝch th­íc xs = 0,7; xt = 0,59 (b¶ng 7.4 – TL 6) Ks = 2,32 Kt = 1,52 (b¶ng 7.6 – TL 6) XuÊt ph¸t tõ tuæi bÒn tÝnh to¸n A = 15 (n¨m) (b¶ng 1.1 – TL 2) chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh vµ s¬ ®å t¶i träng cña c¬ cÊu n©ng ta sÏ tÝnh sè chu kú lµm viÖc nh­ sau: Ta cã ®å thÞ gia t¶i trung b×nh Sè giê lµm viÖc tæng céng T = A. 24. 365. Kn. Kng (b¶ng 1.1. - TL 2) Trong ®ã: Kn : hÖ sè sö dông trong n¨m Kn = 0,5 (b¶ng 1.1 - TL 2) Kng : hÖ sè sö dông trong ngµy Kng = 0,67 (b¶ng 1.1. - TL 2) T = 15 + 24 + 365 + 0,5 + 0,67 = 44019 (h) Sè chu kú lµm viÖc tæng céng øng suÊt vèn: z0 = 60. T. nbt . (CD) = 60 . 44019 . 48. 25% = 31,7. 106 T¶i träng lªn trôc: Khi n©ng vËt Q1 = Q P = PD = 32558,5 (N) Khi n©ng vËt Q2 =0,75 Q P0,75 = 26891,1 (N) Tû sè Khi n©ng vËt Q3 = 0,2Q P0,2 = 14363,3 Tû sè Khi n©ng vËt Qn = 0 P0 = 9807,7 Tû sè Sè chu kú lµm viÖc z1, z2, z3, z4 t­¬ng øng víi c¸c t¶i rtäng Q1, Q2, Q3, Q4 ph©n phèi theo tû lÖ 2: 5: 3: 10 (h×nh 1.1 - TL 2) Víi gi¶ thiÕt mçi chuyÕn ®i cã t¶i kÌm theo mét chuyÕn vÒ kh«ng cã t¶i hay ng­îc l¹i. VËy z1 = z2 = z3 = z4 = Sè chu kú lµm viÖc t­¬ng ®­îc cña øng suÊt uèn (trang 185 TL 2) ztd = z1 + z2 + z3 + z4 ztd = 3,17. 106. 18 + 7,925. 106 . 0,8258 + 4,75. 106. 0,444 + 15,85. 106. 0,38 ztd = (3,17 + 1,7 + 0,006 + 0,00006). 106 ztd = 4,876. 106 Giíi h¹n míi tÝnh to¸n theo uèn: s-1 = s'-1 = 250. = 270,68 (N/mm2) Sè chu kú tÝnh to¸n cña øng suÊt xo¾n víi sè lÇn ®ãng më trong 1 giê zm = 120 (b¶ng 1.1 - TL 1) zt = T. zm = 44019 . 120 = 5,282 . 106 Giíi h¹n míi tÝnh to¸n theo xo¾n t-1 = t'-1 = 250. = 162,46 (N/mm2) HÖ sè an toµn uèn: ns = (TL 5) Trong ®ã: b: hÖ sè chÊt l­îng bÒ mÆt b = 0,9 xs: hÖ sè kÝch th­íc lÊy xs = 0,56 ks : hÖ sè tËp trung øng suÊt ks = 1,18 sa = smax = 33,72 (N/mm2) Thay sè vµo ta cã hÖ sè an toµn uèn lµ: ns = HÖ sè an toµn xo¾n nt = Trong ®ã xt : hÖ sè kÝch th­íc xt = 0,62 kt : hÖ sè tËp trung øng suÊt kt = 1,52 t0 = tmax = 3,18 (N/mm2) nt = HÖ sè an toµn chung lµ n = = = 3,37 n = 3,37 > [n] = 1,2 ¸ 1,5 -Trôc b¸nh xe bÞ ®éng Do ta chän vµ l¾p b¸nh xe bÞ ®éng cïng lo¹i víi b¸nh xe chñ ®éng nªn trôc cña b¸nh xe bÞ ®éng cña c¬ ca¸u di chuyÓn cÇu ta còng lÊy ®­êng kÝnh trôc t¹i chç l¾p b¸nh xe lµ d=95mm, t¹i chç l¾p æ bi lµ d=90mm. ë hai phÝa ®Çu trôc còng ®­îc t¹o ren ®Ó cè ®Þnh trôc víi ca trong æ bi. R·nh then ®Ó l¾p trôc víi b¸nh xe còng lµ 28.8, kÝch th­íc then bxh=28x16 - æ ®ì trôc b¸nh xe Trong c¸c truc b¸nh xe ta dïng æ lßng cÇu hai d·y thanh l¨n. Cho phÐp ®é kh«ng ®ång t©m gi÷a 2 æ vµ cã hÖ sè kh¶ n¨ng lµm viÖc cao, kh¶ n¨ng chÞu lùc h­íng t©m cña clo¹i nµy gÊp ®«i so víi lo¹i bæ bi ®ì lßng cÇn hay dÉy cïng kÝch th­íc vµ cã thÓ chÞu lùc däc trôc b»ng 20% lùc h­íng t©m. MÆt trong cña vßng ngoµi lµ mj¨t cÇn, ®Üa cã h×nh trèng, nhê ®ã trôc bÞ nghiªn di 2 ¸ 30 nªn cã thÓ lµm viÖc mét c¸ch b×nh th­êng. Lo¹ æ nµy thÝch hîp víi nh÷ng rtôc bÞ uèn nhiÒu hoÆc kh«ng ®¶m b¶o l¾p ghÐp ®­îc ®ång t©m. Theo GOCT3479-53 ta chän æ l¨n lßng cÇn 2 d©y thanh n¨ng víi gãc nghiªn cña æ b = 120. Chän æ l¨n cho b¸nh dÉn chÞu t¶i lín nhÊt b¸nh D. Mçi æ sÏ chÞu t¸c dông cña c¸c lùc lín nhÊt sau: + T¶i träng ®øng h­íng kÝch do träng l­îng xe l¨n vµ vËt n©ng: R1 = + T¶i träng chiÒu trôc khi xe l¨n bÞ lÖch t¶i, t¶i träng nµy quy ­íc b»ng 10% t¶i träng lªn b¸nh xe. A1 = 0,1PD = 3255,85 (N) + T¶i träng chiÒu trôc do t¶i träng h­íng kÝch vµ gãc nghiÖp b cña æ S = 1,3 R1 tgb = 1,3. 16279,25. tg120 = 4498,3 (N) Lùc S xuÊt hiÖn ®u ë hai æ ®èi nhau vµ triÖt tiªu lÉn nhau ngoµi ra cßn cã thÓ cã t¶i träng ngang (h­íng kÝch) do lùc di chuyÓn xe l¨n, song t¶i träng n©ng nµy rÊt nhá nªn kh«ng tÝnh ®Õn. + T¶i träng tÜnh lín nhÊt lªn æ sÏ lµ: Qt1 = (R1. kv + m. A1) . kT. kn Trong ®ã: kT: hÖ sè t¶i träng; kT = 1,4 (b¶ng 9 - 3, tr 189 TL2) kn: hÖ sè nhiÖt ®é (b¶ng 8 - 4 - TL7) kn = 1 kv : hÖ sè xÐt ®Õn vßng nµo cña æ lµ vßng quay kv = 1 (b¶ng 8.5 - TL 6) m = 4,5; hÖ sè Qt1 = (16279,25. 1 + 4,5 . 3255,85). 1,4 . 1 = 43302,8 (N) æ trôc lµm viÖc víi t¶i träng thay ®æi t­¬ng øng víi c¸c t¶i rtäng t¸c dông lªn b¸nh xe trong tõng thêi gian lµm viÖc cña c¬ cÊu di chuyÓn cÇn nh­ ®· ®­îc ph©n tÝch ë trªn ®èi víi trôc b¸nh xe. + Khi lµm viÖc víi Q1 = Q cã Qt1 = 43302,8 (N) + Khi lµm viÖc víi Q2 -= 0,75Q cã Qt2 = 0,825 Qt1 + Khi lµm viÖc víi: Q3 = 0,2 Q cã Qt3 = 0,44 Qt1 + Khi lµm viÖc víi Q4 = 0 cã Qt4 = 0,3 Qt1 Thi gian lµm viÖc víi c¸c t¶i träng nµy nh­ ®· ph©n tÝch ë trªn ph©n bè theo tû lÖ 2: 5: 3: 10 VËy cã thÓ tÝnh ®­îc t¶i träng t­¬ng ®­¬ng theo c«ng tøc: QT§ = (TL5) Trong ®ã: ai = : tû lÖ thêi gian lµm viÖc víi t¶i träng Qi so víi tæng thêi gian lµm viÖc. a1 = ; a2 = ; a3 = ; a4 = cßn bi = » 1: tû lÖ sè vßng quay t­¬ng øng víi Qti so víi sè vßng quay æ lµm viÖc trong thêi gian dµi nhÊt. Ta coi ni » nm = 48 (v/ph) VËy Qtd = Qt1 Qtd = 43302,8 = 31522,6 (N) MÆt kh¸c thêi gian phôc vô cña æ lµ A = 5 nªn t­¬ng øng víi tæng sè giê t = 14460 (giê) (b¶ng 1.1 - TL2) vµ thßi gian lµm viÖc thùc tÕ cña æ lµ: h = T (C§) = 14460. 25 = 3615 giê VËy hÖ sè kh¶ n¨ng lµm viÖc thùc tÕ cña æ lµ: C = 0,1 Qt® (n. h)0,3 C = 0,1. 31522,6. (48. 3615)0,3 = 117604,4 Theo GOCT 3478-53 ta chän æ l¨n lßng cÇu 2 d©y thanh l¨n ký hiÖu 3618 Cã C = 57000 > 117604,4 Cã c¸c th«ng sè: d = 90mmm - ®­êng kÝnh trong D = 190mm - ®­êng kÝnh ngoµi B = 190 - bÒ réng æ dcl = 28,5 mmm - ®­êng kÝnh con l¨n lín nhÊt - Khíp nèi trôc ®éng c¬ víi hép gi¶m tèc ë ®©y sö dông lîi híp vßng ®µn håi lµ lo¹i khíp nèi di ®éng cã thÓ l¾p vµ lµm viÖc khi hai trôc kh«ng ®ång trôc tuyÖt ®èi. Ngoµi ra lo¹i khíp nèi nµy cßn gi¶m ®­îc chÊn ®éng vµ va ®Ëp khi më m¸y vµ khi phanh ®ét ngét, phÝa nöa khíp bªn hép gi¶m tèc kÕt hîp vµ lµm b¸nh phanh c¨n cø vµo ®­êng kÝnh b¸nh phanh D = 200mm. M«men lín nhÊt khíp cã thÓ truyÒn ®ã lµ Mmax = 67 (N. m) (B¶ng 3.8 - TL8) M«men lín nhÊt mµ khíp ph¶i truyÒn cã thÓ xuÊt hiÖn trong hai tr­êng hîp lµ khi phanh h·m vµ khi khëi ®éng m¸y. + Khi më m¸y cÇn trôc - Víi hÖ sè qu¸ t¶i lín nhÊt ®· quy ®Þnh sÏ xuÊt hiÖn m«men më m¸y lín nhÊt Mmmax = 2,3Mdn = 2,3. 15,1 = 34,73 (N. m) - M«men ®Ó th¾ng lùc c¶n tÜnh chuyÓn ®éng MT = 9550 - PhÇn m«men d­ ®Ó th¾ng qu¸n tÝnh cña c¶ hÖ thèng Md = Mmmax - MT = 34,73 - 10,36 = 24,37 (N. m) Mét phÇn m«men dù nµy tiªu hao trong viÖc th¾ng qu¸n tÝnh c¸c tiÕp m¸y quay bªn phÝa trôc ®éng c¬ (r«to ®éng c¬ vµ nöa khíp) cßn l¹i míi lµ phÇn truyÒn qua khíp. - M«men v« n¨ng cña nöa khíp phÝa ®éng c¬ lÊy b»ng 40% m«men v« l¨ng cña c¶ khíp (trang 149 - TL2) (GiDi2)'k = (GiDi2)k . 0,4 = 0,4 . 0,255 = 0,102 (N. m2) - M«men v« l¨ng t­¬ng ®­¬ng cña c¸c bé phËn chuyÓn ®éng th¼ng thu vÒ trôc ®éng c¬ (GiDi2)td = 0,1 (G0 + Q) = (GiDi2)td = 38,1 (N. m2) - M«men v« l¨ng c¸c chi tiÕt m¸y quay trªn gi¸ ®éng c¬: S(GiDi2)'I = (GiDi2)r«to + (GiDi2)'x = 0,85 + 0,102 = 0,952 (N. m2) - Tæng m«men v« l¨ng cña c¶ hÖ thèng S(GiDi2)' = bS(GiDi2)'I + (GiDi2)td = b [(GiDi2)r«to + (GiDi2)khíp] + (GiDi2)td = 1,1 (0,85 + 0,225) + 38,1 = 39,28 (N. m2) Tæng m«men v« l¨ng cña phÇn c¬ cÊu tõ nöa khíp bªn phÝa hép gi¶m tèc vÒ sau: S(GiDi2)' = S(GiDi2)' + S (GiDi2)'I = 39,28 - 0,952 = 38,328 (N. m2) PhÇn m«men du truyÒn qua khíp M'd = Md Tæng m«men truyÒn qua khíp M'k = Mt + M'd = 10,3 + 23,78 = 34,14 (N. m) Khi phanh h·m cÇn trôc: m«men phanh ®Æt trªn phanh lµ 32,6 (N. m) mÆt kh¸c còng cã thÓ tÝnh xuÊt ph¸t tõ thêi gian phanh (CT 3.6 - TL2) Thêi gian phanh: t0ph = (s) M«men truyÒn qua khíp ®Ó th¾ng qu¸n tÝnh sÏ b»ng: M'k =M'qt = Nh­ vËy khi më m¸y cµn trôc khái ph¶i truyÒn m«men lín h¬n, do ®ã cÇn kiÓm tra kh¶ n¨ng truyÒn t¶i qua khíp theo m«men truyÒn theo yªu cÇu. M = 34,14 (N. m) KiÓm tra ®iÒu kiÖn lµm viÖc an toµn cña khíp nèi M. k1. k2 < Mmax Trong ®ã: k1, k2 lµ c¸c hÖ sè tÝnh ®Õn møc ®é quan träng cña c¬ cÊu vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña khíp nèi (chÕ ®é lµm viÖc trung b×nh) k1 = k2 = 1,2 (b¶ng 9.2 - TL2) VËy M. k1. k2 = 34,14 . 1,2. 1,2 = 49,16 < Mmax = 67 (N. m) V©y khíp nèi lµm viÖc an toµn * Khíp nèi hép gi¶m tèc víi b¸nh xe chñ ®éng C¨n cø vµo ®­êng kÝnh cña ®Çu trôc ra hép gi¶m tèc vµ ®u trôc vµo cña b¸nh xe. Ta lÊy c¶ hai ®­êng kÝnh trôc nµy f = 55 (mm) coi hiÖu suÊt khíp h = 1. Ta chän lo¹i khíp r¨ng cã ®­êng kÝnh trôc vµo b»ng ®­êng kÝnh trôc ra = 55mm.