Lời nói đầu Cùng với tốc độ phát triển của công nghiệp hóa và hiện đại hoá, những thành công to lớn về kinh tế đang mang lại một bộ mặt mới cho đất nớc. Song song với việc phát triển kinh tế, nhà nớc cũng chủ trơng phát triển ngành công nghiệp du lịch, dịch vụ đầy tiềm năng. Để mang lại hiệu quả và sự hấp dẫn nhiều nhà cao tầng đang mọc lên với những kiến trúc độc đáo, đa dạng đặc biệt là các loại nhà thiết kế có kiểu sàn quay trên tầng mái, phục vụ loại hình du lịch dịch vụ ở trên cao ngày càng phát triển ở nớc ta đặc biệt là các thành phố lớn nh : Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Việc thiết kế, chế tạo sàn quay trên tầng mái trong điều kiện Việt Nam cũng là để phục vụ nhu cầu thực tiễn đó. Với phần trăm nội địa hoá cao ( chỉ nhập phần cơ cấu dẫn động ) thì nó đa lại việc hạ giá thành đầu t, nâng cao năng lực, trình độ kỹ thuật chế tạo trong nớc. Sàn quay là một loại thiết bị còn mới mẻ ở Việt Nam nên tài liệu về sàn quay cha có. Việc phân tích một cách tổng quan các phơng án cùng với u nhợc điểm và phạm vi ứng dụng của nó có ý nghĩa khoa học, mang lại tính khả thi cho công trình. Nội dung nghiên cứu này sẽ là một tài liệu kỹ thuật dùng để tham khảo cho các sinh viên ngành Cơ khí xây dựng và có thể có ích cho các cán bộ kỹ thuật ngành Máy xây dựng . Đồ án tốt nghiệp SVTH : Cao Trọng Khánh MSSV : 11880- 44 Trang1 Bản thuyết minh đồ án này gồm 6 chơng : Chơng 1 : Phân tích chọn phơng án Chơng 2 : Thiết kế kết cấu sàn quay Chơng 3 : Thiết kế cơ cấu dẫn động quay sàn Chơng 4 : Thiết kế điện điều khiển cơ cấu quay sàn và điện chiếu sáng cho sàn Chơng 5 : Kết luận Dù đã cố gắng nhng chắc chắn sẽ có những thiếu sót, em mong đợc sự giúp đỡ và chỉ bảo thêm của các thầy cô. Qua đồ án này em xin cảm ơn thầy Phạm Quang Dũng, thầy Đỗ Văn Thái và các thầy cô trong khoa Cơ khí Xây dựng đã tận tình hớng dẫn em hoàn thành đồ án này. Sinh viên thực hiện Cao Trọng Khánh Giới thiệu chung Trên thế giới có rất nhiều sàn quay với các loại cơ cấu quay khác nhau nhằm phục vụ nhu cầu ngắm cảnh, vui chơi, giải trí. Ví dụ : - Sàn quay ở tầng mái phục vụ giải trí trong việc kinh doanh khách sạn và du lịch.( Hình 1) Hình 1. Nhà hàng quay trên tầng 17 của khách sạn Stanford Marriott - Sàn quay tầng mái phục vụ quan sát, ngắm cảnh thành phố. ( Hình 2 ) Hình 2. Nhà hàng quay kiểu tháp tại khách sạn Hyatt Regency Houston Khách du lịch hay giải trí sẽ đợc đa lên sàn bằng thang máy hoặc cầu thang thiết kế đặt ở giữa rãnh lu thông của toà nhà. Đứng ở độ cao lớn hơn 300m, khách du lịch có thể quan sát toàn bộ khung cảnh thành phố. Với tốc độ quay chậm, khi đó khách du lịch có thể ngắm nhìn toàn bộ thành phố mà không cần phải di chuyển. Ngoài ra khách du lịch còn có thể thởng thức ăn uống, th giãn trên tầng mái của nhà hàng. ở Việt Nam đang phát triển ngành công nghiệp du lịch nên nhu cầu về sàn quay phục vụ giải trí lớn. Tuy nhiên công nghệ lắp ráp, chế tạo sàn quay đang còn mới. Việc nghiên cứu, thiết kế tạo sàn quay hợp lý, an toàn, rẻ là rất cần thiết để phục vụ nhu cầu thực tế, có thêm một tài liệu kỹ thuật về thiết bị mới này để tăng cờng năng lực chế tạo và trình độ kỹ thuật trong nớc. Về cấu tạo, các loại sàn quay bao gồm các phần chính sau : thiết bị tựa quay, cơ cấu dẫn động quay sàn và trang thiết bị điều khiển trên sàn. Tuỳ theo kết cấu công trình và diện tích sàn mà sàn quay có kết cấu rất đa dạng song đều phải thoả mãn các yêu cầu và đặc điểm làm việc chung sau : Đủ bền, đủ cứng ( độ võng cho phép dới 1/1000 so với khẩu độ ) Chịu đợc hoạt tải 400 kg/m theo tiêu chuẩn về tải trọng và tác động đối với sàn công trình do Bộ Xây dựng ban hành. Có tốc độ quay rất chậm ( từ 30- 60 phút/1vòng ). Sàn quay làm việc phải êm, không ảnh hởng đến ngời trên sàn, đảm bảo độ tin cậy, an toàn và độ bền lâu cao. Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, rẻ tiền, có tính khả thi cao trong điều kiện Việt Nam. Chính vì vậy, với nhiệm vụ của đồ án này, qua các kiến thức đã đuợc học ở trờng, em cố gắng để đa ra các phơng án tối u nhất nhằm tạo ra một nhà hàng quay vừa phù hợp với yêu cầu đề tài mà lại có tính khả thi cao trong điều kiện VN với các thông số cho trớc nh sau : Sàn quay nằm trên tầng thợng nhà cao tầng để làm quán cà phê và ngắm cảnh. Sàn quay hình vành khăn có đờng kính ngoài 10m, đờng kính trong 3m ( lỗ làm cầu thang lên). Tốc độ sàn quay 30phút/1vòng. Chơng 1: Phân tích chọn phơng án 1.1 Chọn ph ơng án cho thiết bị tựa quay (TBTQ) : 1.1.1 Khái niệm về TBTQ : Thiết bị tựa quay là bộ phận liên kết giữa phần quay và phần không quay của những máy có chuyển động quay quanh trục thẳng đứng nh: các loại cần trục, máy đào một gầu, máy đào ngang nhiều gầu hệ rôto, máy đóng cọc, máy khoan, hoặc là các loại sàn quay, tháp quay phục vụ giải trí, du lịch, Nhờ có thiết bị tựa quay mà tải trọng đợc truyền từ phần quay xuống phần không quay và từ đó truyền xuống nền mà máy vẫn chuyển động quay vòng một cách nhẹ nhàng. TBTQ nói chung gồm 2 loại chính : TBTQ trên cột ( TBTQ trong mặt phẳng đứng ) và TBTQ trong mặt phẳng ngang ( thờng gọi là vòng tựa quay ). Việc chọn loại TBTQ cho phù hợp với loại máy và công trình có vai trò quyết định đến chất lợng, giá thành đầu t và tính khả thi của phơng án. a, Thiết bị tựa quay trên cột : Trong các loại máy xây dựng, TBTQ trên cột gồm loại cột quay và cột cố định gồm có 2 gối : một gối đỡ ( chịu phản lực ngang ) và một gối đỡ chặn ( chịu phản lực ngang và toàn bộ tải trọng thẳng đứng ). Đối với các loại sàn quay dùng TBTQ trên cột thì chỉ có thể là loại cột cố định và dùng cho các công trình dạng tháp nh tháp truyền hình, ăng ten Do khoảng cách hai gối lớn nên các ổ đỡ của TBTQ trên cột chịu phản lực nhỏ vì vậy ta có thể dùng các con lăn đỡ. Một ví dụ về sơ đồ TBTQ trên cột dùng cho sàn quay trên công trình dạng tháp cho ở (hình 1.1 ). Tuy nhiên, do yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp là thiết kế sàn quay tầng thợng của công trình nhà cao tầng nên ta không phân tích kỹ phơng án TBTQ trên cột này. 5 3 6 3 2 3 4 1 Hình 1.1 : Ví dụ về sàn quay trên công trình dạng tháp 1_Tháp 4,5_ Gối đỡ (chịu phản lực ngang ) 2_ Sàn quay 6_ Gối đỡ chặn (chịu phản lực ngang 3_ Kết cấu sàn và toàn bộ tải thẳng đứng) b, Vòng tựa quay : Vòng tựa quay là loại TBTQ nằm trong mặt phẳng ngang có đặc điểm là toàn bộ hệ thống đặt trên phần quay gọn và thấp nên đảm bảo ổn định và không gây mômen uốn lớn nh TBTQ trên cột. Vì vậy, vòng tựa quay đợc sử dụng phổ biến trên các loại sàn quay phục vụ giải trí, du lịch, Theo cấu tạo, vòng tựa quay gồm có 3 loại : - vòng tựa quay kiểu bánh tựa. - vòng tựa quay kiểu con lăn. - vòng tựa quay kiểu ổ bi. Tuy nhiên, với yêu cầu nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp là sàn quay có đờng kính trong lớn tới 3m và đờng kính ngoài lớn tới 10m nên việc sử dụng vòng tựa quay kiểu ổ bi là điều không thể thực hiện đợc vì vòng tựa quay tiêu chuẩn kiểu ổ bi có đờng kính lớn nh trên là không có. Vì vậy ta chỉ xét vòng tựa quay kiểu bánh tựa và vòng tựa quay kiểu con lăn là hai loại vòng tựa quay có tính khả thi trong điều kiện Việt Nam và phù hợp với đờng kính lớn. + Vòng tựa quay kiểu bánh tựa : Vòng tựa quay kiểu bánh tựa ( Hình 1.2 ) gồm một trụ giữa 5 gắn trên phần không quay để định tâm phần quay với phần không quay và gọi là ngõng trục trung tâm. Trên phần không quay có gắn vòng ray tròn 4 và lăn trên ray tròn là các bánh xe tựa 3 lắp trên xe con 2 gắn cứng với phần quay 1. Số xe con 2 gắn trên phần quay thờng là 4 xe ( 4 điểm tựa ). Tuỳ theo tải trọng mà trên mỗi xe con lắp 1 hoặc 2 bánh xe tựa ( trờng hợp dùng 2 bánh xe tựa trên mỗi xe con thì chúng đợc lắp trên cầu cân bằng để đảm bảo lực nén trên các bánh xe tựa đều nhau ). M 1 6 I - I P 2 N 3 5 4 Hình 1.2 : Sơ đồ cấu tạo vòng tựa quay kiểu bánh tựa Trong quá trình làm việc, các bánh xe tựa chịu lực thẳng đứng truyền từ phần quay xuống phần không quay. Các bánh xe tựa có thể là hình trụ hoặc hình côn. Bánh xe tựa hình trụ có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo song khi lăn trên vòng ray tròn sẽ có sự trợt giữa mặt lăn và ray làm bánh xe chóng mòn và mòn không đều. Bánh xe tựa hình côn có u điểm là tạo chuyển động lăn không trợt song lại xuất hiện tải trọng hớng kính đồng thời kết cấu phức tạp, khó chế tạo và lắp ráp, Trong quá trình định tâm giữa phần quay và phần không quay, ngõng trục trung tâm chịu lực nằm ngang và thờng đợc lắp ổ bi đỡ hai dãy tự lựa hoặc bạc đỡ. Trong trờng hợp mômen lật quá lớn, lực nén trên một số bánh xe tựa sẽ bằng không và xuất hiện phản lực thẳng đứng hớng từ dới lên ( phản lực âm ) làm mất ổn định cho vòng tựa quay và phần quay. Để đảm bảo ổn định, ngời ta làm ngõng trục trung tâm chịu phản lực thẳng đứng bằng cách lắp thêm trên ngõng trục trung tâm ổ bi chặn hoặc bạc chặn 6 ( Hình 1.2 ), hoặc lắp các con lăn tì chống lật 7 chịu phản lực thẳng đứng ( Hình 1.3). M I - I P N 7 Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo vòng tựa quay kiểu bánh tựa có lắp con lăn tì chống lật [...]... máy một lần ) Để tránh thì chỉ cần thông qua tính toán là giải quyết đợc Kết luận : Chọn phơng án cho sàn quay - Thiết bị tựa quay : chọn phơng án dùng TBTQ kiểu bánh tựa định tâm bằng con lăn đỡ (hình 1.9) - Kết cấu sàn : chọn phơng án cho dầm sàn là loại hệ dầm trực giao (hình 1.13) - Cơ cấu dẫn động : chọn phơng án dẫn động bánh xe tựa để quay sàn (hình 1.16) Chơng 2 : Thiết kế kết cấu sn 2.1 Xác... Với loại sàn quay đang thiết kế ta phải đặc biệt chú ý đến việc định tâm cho phần quay và phần không quay của sàn Sau đây là các phơng án cho loại TBTQ kiểu bánh tựa với các kiểu định tâm khác nhau : b, Phơng án dùng TBTQ kiểu bánh tựa định tâm bằng hệ con lăn trên thành lỗ sàn : (Hình 1.7) Hình 1.7 1_ Kết cấu bao che; 2_ Sàn quay; 3_ Xe con; 4_ Bánh xe di chuyển 5_ Vòng ray tròn; 6_ Thành lỗ sàn; 7_... phép của sàn là 0,001 Sau khi phân tích và nghiên cứu tỉ mỉ em đa ra các phơng án dùng TBTQ đối với loại sàn thiết kế nh sau: 1.1.2 Phân tích chọn phơng án cho TBTQ : a, Phơng án dùng TBTQ kiểu con lăn dạng bi : ( Hình 1.6) Hình 1.6 1_ Kết cấu bao che; 2_ Sàn quay; 3_ Con lăn ( dạng bi ) 4_ Ray dới; 5_ Ray trên; 6_ Thành lỗ sàn 7_ Sàn bê tông; 8_ Cầu thang lên sàn quay Với phơng án này ta thiết kế vòng... cho dầm 1.3 Chọn các phơng án cho cơ cấu dẫn động quay sàn : 1.3.1 Phơng án dẫn động bằng bộ tryền bánh răng chốt đặt ngang : ( Hình 1.14 ) Sơ đồ dẫn động : Hình 1.14 : Bộ truyền bánh răng chốt đặt ngang 1_ Sàn quay 6_ Bánh xe tựa 2_ Động cơ 7_ Sàn bê tông 3_ HGT 8_ Bánh răng dẫn động 4_ Vành răng chốt 9_ Vòng ray tròn 5_ Hộp bánh xe 10_ Phanh Nguyên lý làm việc : Hệ thống bánh răng chốt (4) gồm vành... hai loại TBTQ trên, so sánh với nhiệm vụ của ĐATN là thiết kế sàn quay tầng thợng thì TBTQ của sàn có những đặc điểm riêng sau : - Tải trọng thẳng đứng bao gồm trọng lợng kết cấu sàn và hoạt tải, tải thẳng đứng nằm trong vòng ray tựa nên mômen lật rất nhỏ vì vậy các bánh tựa hoặc con lăn không chịu phản lực âm ( lực nén bánh tựa hoặc con lăn luôn ấn xuống ) Vì vậy TBTQ của sàn quay không cần bộ phận... phơng án tiếp theo nh sau c, Phơng án dùng TBTQ kiểu bánh tựa định tâm bằng ngõng trục trung tâm trên trần : ( Hình 1.8 ) Hình 1.8 1_ Kết cấu bao che; 2_ Sàn quay; 3_ Cột chống (4-6 cột) 4_ ổ đỡ tiêu chuẩn; 5_ Xe con; 6_ Bánh xe tựa 7_ Vòng ray tròn; 8_ Dầm mái; 9_ Sàn bêtông cố định 10_ Trần; 11_ Cầu thang lên sàn Với phơng án này thì các cột chống 3 gắn trên sàn 2, khi sàn làm việc thì cột quay cùng... y Hình 2.2: Sơ đồ tính chuyển vị, mômen uốn, lực cắt của các thanh trong dầm Để tăng độ chính xác tính toán, ta tăng số nút bằng cách chia nhỏ các thanh Sơ đồ đánh số nút và số thanh cho ở các hình 2.3 và hình 2.4 : có tổng số 92 nút và 116 thanh Hình 2.3 : Sơ đồ nút trên sàn Hình 2.4 : Sơ đồ thanh trên sàn 2.3 Kết quả tính toán : - Sau khi tính toán ta có các sơ đồ sau: Hình 2.5 : Sơ đồ biến dạng,... cấu bao che; 2_ Mảng sàn quay; 3_ Bánh xe tựa 4_ Ray vòng; 5_ Chốt xoay liên kết các mảng sàn + Đối với sàn quay cần thiết kế có đờng kính trong 3m, đờng kính ngoài 10m nên đây là loại sàn nhỏ có hệ dầm gác tạo thành một mảng liền tựa trên 4 bánh di chuyển trên một ray tròn Chúng ta sẽ dùng thép có tiết diện ( I ) để làm hệ dầm gác + Vấn đề còn lại là cách bố trí dầm chịu tải của sàn sao cho nhẹ, ít... ngang do lực quán tính: Sàn quay có chế độ làm việc dài hạn, mỗi ngày thờng chỉ mở máy 1-2 lần, mặt khác tốc độ quay rất chậm cho nên lực quán tính là không đáng kể, có thể bỏ qua + Tải trọng do độ nghiêng : Sàn quay đợc lắp đặt trên ray tròn đã đợc căn chỉnh chính xác với độ nghiêng nhỏ ( khoảng 0,001 ) nên tải trọng xô ngang do độ nghiêng không đáng kể Mặt khác về mặt kết cấu, sàn quay là một dàn... động bánh xe tựa 1_ Sàn quay; 2_ Động cơ; 3_ HGT 4_ Trục ra hộp giảm tốc; 5_ Bánh xe tựa; 6_ ổ đỡ bánh tựa 7_ Vòng ray tròn; 8_ Thép tấm lát đỡ ray; 9_ Sàn tầng thợng Nguyên lý làm việc : Bánh xe tựa di chuyển đợc dẫn động qua hộp giảm tốc (3) từ động cơ (2) Khi sàn làm việc thì các con lăn tì sẽ dẫn hớng cho bánh xe tựa đảm bảo bánh xe tựa không bị trợt ra khỏi vòng ray tròn Ưu nhợc điểm của phơng án . án Chơng 2 : Thiết kế kết cấu sàn quay Chơng 3 : Thiết kế cơ cấu dẫn động quay sàn Chơng 4 : Thiết kế điện điều khiển cơ cấu quay sàn và điện chiếu sáng cho sàn Chơng 5 : Kết luận Dù đã cố. loại sàn quay bao gồm các phần chính sau : thiết bị tựa quay, cơ cấu dẫn động quay sàn và trang thiết bị điều khiển trên sàn. Tuỳ theo kết cấu công trình và diện tích sàn mà sàn quay có kết cấu. đồ TBTQ trên cột dùng cho sàn quay trên công trình dạng tháp cho ở (hình 1.1 ). Tuy nhiên, do yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp là thiết kế sàn quay tầng thợng của công trình nhà cao tầng