Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Mục lục Mở đầu Phần I : giới thiệu chung 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Phân loại 1.3 Cần trục tháp đứng yên với cần nằm ngang -Nội dung đồ án tốt nghiệp 1.3.1 Cần trục tháp đứng yên với cần nằm ngang 1.3.2 Nội dung đồ án tốt nghiệp .9 Phần II : nội dung phần thuyết minh tính toán 10 I Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế 10 Phơng án kết cấu 10 Phơng án dẫn động cấu 10 2.1 Phơng án dẫn động cấu nâng .10 2.2 Phơng án dẫn động cấu quay .12 2.3 Phơng án dẫn động cấu thay đổi tầm với 14 Phơng án nâng đẩy tháp .15 Phơng án lắp dựng .17 II Xác định thông số cần trục .18 Các thông số làm việc 18 Các kích thớc hình học trọng lợng sơ phận cần trục 19 2.1 Kích thớc cần trục 19 2.2 Trọng lợng phận cần trục 22 III tính toán kết cấu thép cần trục 26 Tải trọng tác dụng lên cần trục: .26 1.1 Trọng lợng vật nâng 26 1.2 Trọng lợng thân .26 1.3 Tải trọng gió .27 1.4 Tải trọng quán tính 31 Tổ hợp tải trọng: 33 2.1 Chế độ tải trọng lớn trạng thái làm việc 33 2.2 Chế độ tải trọng trạng thái không làm việc.(KLV) .39 2.3 Kết đợc tính chơng trình SAP2000 40 2.4 Kiểm tra bền ổn định tháp 46 2.4.1 Kiểm tra bền 46 2.4.1.1 Kiểm tra bền thân tháp 46 2.4.1.2 Kiểm tra bền côngxôn đối trọng 47 2.4.1.3 Kiểm tra bền cần .49 2.4.1.4 Kiểm tra bền hệ giằng neo cần 52 2.4.2 Kiểm tra ổn định .53 2.4.2.1 Kiểm tra ổn định có tải 53 2.4.2.2 Kiểm tra ổn định không tải 55 Tính toán mối liên kết thân tháp .57 IV tính toán cấu nâng đẩy tháp lập quy trình nối dài tháp 58 Nguyễn Văn Luyến dựng Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Quy trình nâng đẩy tháp 58 Tính toán cấu nâng đẩy .64 2.1 Lực tác dụng lên xi lanh 64 2.2 Thiết kế thủy lực .68 2.3 Tính dầm ngang 71 2.4 Tính vấu bám, vấu tỳ 76 V tính toán cấu kéo xe 79 Sơ đồ dẫn động, sơ đồ mắc cáp 79 1.1 Sơ đồ dẫn động 79 1.2 Sơ đồ mắc cáp 79 Xác định lực cản di chuyển xe .79 2.1 Lực cản masat 80 2.2 Lực cản gió tác dụng lên vật nâng 80 2.3 Lực cản dốc 80 2.4 Hiệu lực căng cáp nâng 81 2.5 Lực cản độ võng cáp kéo 81 Chọn cáp kéo 81 Tính toán cụm tang 82 Chọn động chọn hộp giảm tốc, kiểm tra động 90 5.1 Chọn động cơ, hộp giảm tốc 90 5.2 Kiểm tra động .90 Tính chọn phanh 91 kết luận 92 Tài liệu tham khảo 93 mở đầu Từ sau đại hội VI đảng, dới ánh sáng công đổi mới, với phát triển kinh tế, đời sống nhân dân ngày cải thiện Việc xây dựng sở hạ tầng kỹ thuật để phục vụ công phát triển kinh tế ngày đòi hỏi cao qui mô chất lợng Với phát triển đó, để đáp ứng nhu cầu đất nớc đòi hỏi ngành xây dựng nói chung ngành máy xây dựng nói riêng cần đợc nâng cao, hoàn thiện để đáp ứng đợc với yêu cầu việc xây dựng Là sinh viên trờng Đại học Xây Dựng em tự ý thức đợc điều đó, qua năm học Em trau dồi vốn kiến thức để sau trờng thực công việc thực tế đặt Em cảm thấy hứng thú tự tin đợc nhận đồ án tốt nghiệp đề tài Cần trục tháp xây dựng, đề tài hay gần gũi với thực tế thiếu công xây dựng đất nớc thời kỳ công nghiệp hoá đại hoá Trong trình thực đồ án Em rút đợc nhiều kinh nghiệm bổ ích, có gặp nhiều bỡ ngỡ Nguyễn Văn Luyến dựng Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng nhng đợc giúp đỡ tận tình thầy giáo Trơng Quốc Thành, Em cố gắng hoàn thành đợc đợc nhiệm vụ Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ts Trơng Quốc Thành toàn thể giáo viên khoa Cơ khí xây dựng tận tình giúp đỡ để Em hoàn thành đồ án tốt nghiệp cuối khoá học Hà Nội , Tháng 06/2005 Nguyễn Văn Luyến dựng Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Phần I : giới thiệu chung 1.1 Giới thiệu chung Cần trục tháp loại cần trục có thân tháp thờng cao từ 30 đến 75m cao (đến 100m) Phía gần đỉnh tháp có gắn cần dài từ 12 đến 50m, đến 70m, chốt lề Một đầu cần lại đợc treo cáp kéo qua đỉnh tháp Kết cấu chung cần trục tháp gồm hai phần: phần quay phần không quay Trên phần quay bố trí cấu công tác nh: Tời nâng vật, tời nâng cần, tời kéo xe con, cấu quay, đối trọng, trang bị điện thiết bị an toàn Phần không quay đặt cố định có khả di chuyển đờng ray nhờ cấu di chuyển Tất cấu cần trục đợc điều khiển từ cabin treo cao gần đỉnh tháp Do có chiều cao nâng tầm với lớn, khoảng không gian phục vụ rộng nhờ chuyển động nâng hạ vật, thay đổi tầm với, quay toàn vòng dịch chuyển toàn máy mà cần trục tháp sử dụng rộng rãi xây lắp công trình xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp dùng để bốc dỡ, vận chuyển hàng hóa, cấu kiện, vật liệu kho bãi Tuy nhiên kết cấu phức tạp, tháp cao nặng, tốn việc tháo dỡ, lắp dựng, di chuyển, chuẩn bị mặt nên cần trục tháp nên sử dụng nơi có khối lợng xây lắp tơng đối lớn, sử dụng cần trục tự hành không kinh tế khả đáp ứng đợc yêu cầu công việc Do tính chất làm việc cần trục tháp thay đổi địa điểm nên chúng thờng đợc thiết kế cho dễ tháo dỡ, lắp dựng vận chuyển có khả tự dựng đợc di chuyển đờng dới dạng tổ hợp toàn máy Điều cho phép giảm chi phí thời gian dựng lắp cần trục Thờng cần trục tháp đợc chế tạo có sức nâng từ đến 12t, cá biệt đến 75t Mômen tải đạt ến 350 tm, tầm với từ đến 50m, chiều cao nâng đến 100m Do có chiều cao nâng lớn nên tốc độ nâng nằm khoảng 0,32- 2m/s thay đổi tốc độ theo cấp vô cấp Tốc độ nâng hạ vật để điều chỉnh hàng 0,8 m/s Tốc độ quay 0,3-1 vg/ph Thời gian thay đổi tầm với từ 25 đến 100s Tốc độ di chuyển xe 0,2 -1 m/s, di chuyển cần trục 0,2- 0,63 m/s 1.2 Phân loại Có thể phân loại cần trục tháp theo nhiều cách khác nhau: Theo công dụng có loại sau: - Cần trục có công dụng chung: dùng xây lắp dân dụng phần xây dựng công nghiệp Loại mômen tải từ đến 160 tm sức nâng 0,4-8t Chiều cao nâng 12- 100m, tầm với lớn 10-30m Để xây dựng nhà phơng pháp lắp ghép bê tông, có cần trục tháp có sức nâng đến 12t mômen tải 40-250 tm Nguyễn Văn Luyến Khoa khí xây dựng Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng - Cần trục tháp để xây dựng công trình có độ cao lớn (cần trục tháp tự nâng): Loại có mômen tải từ 30 đến 250 tm, đến 500 tm Sức nâng tầm với lớn 2-4t, tầm với nhỏ đến 12t, đến 20t Tầm với đạt 20-50m, đến 70m Chiều cao nâng 50-100m, đến 250m - Cần trục tháp chuyên dùng xây dựng công nghiệp: Loại có mômen tải đạt đến 600 tm, cá biệt 1500 tm Sức nâng 2-75t Tầm với lớn 20-40m Theo phơng pháp lắp đặt trờng chia ra: - Cần trục tháp di chuyển ray: Toàn cần trục di chuyển đợc nhờ hệ thống ray di chuyển đặt dới chân tháp - Cần trục tháp đặt cố định: cần trục tháp đặt cố định có chân tháp gắn liền với tựa thông qua bệ đỡ gối tựa đặt cố định - Cần trục tháp tự nâng: cần trục tháp tự nâng nằm công trình, tháp đợc tự nối dài để tăng độ cao nâng theo phát triển chiều cao công trình, tháp có độ cao lớn, đợc neo với công trình để tăng ổn định tăng khả chịu lực ngang Với cần trục tháp tự nâng đặt công trình xây dựng, làm việc tự nâng toàn cần trục theo chiều cao công trình Toàn tải trọng cần trục đợc truyền xuống công trình Theo đặc điểm làm việc tháp: Có cần trục tháp quay loại tháp không quay: -Loại tháp quay: Toàn tháp cấu đợc đặt bàn quay Bàn quay tựa thiết bị tựa quay đặt khung di chuyển Khi quay, toàn bàn quay quay với tháp -Loại tháp không quay: Phần quay đặt đầu tháp Khi quay có cần, đầu tháp, đối trọng cấu đặt quay Theo phơng pháp thay đổi tầm với chia ra: -Cần trục tháp với cần nâng hạ: Thay đổi tầm với cách nâng hạ cần -Cần trục tháp với cần nằm ngang: loại có xe di chuyển cần để thay đổi tầm với Cần kiểu nâng hạ có kết cấu nhẹ chiều cao nâng lớn so với loại cần nằm ngang Cần nằm ngang có kết cấu nặng nhng thay đổi tầm với xe nên độ cao nâng tốc độ dịch chuyển ngang vật ổn định, đặc biệt đa móc treo tiến gần sát thân nên tăng đợc không gian phục vụ cần trục 1.3 Cần trục tháp đứng yên với cần nằm ngang- Nội dung đồ án tốt nghiệp 1.3.1 Cần trục tháp đứng yên với cần nằm ngang Đây loại cần trục cần thiết đề tài tốt nghiệp Nguyễn Văn Luyến dựng Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng 11 10 12 Hình 1: Cần trục tháp xây dựng loại đầu quay Loại cần trục đợc gọi cần trục tháp đầu quay Trên khung di chuyển đặt đoạn tháp sở đợc giữ chống xiên Khung xe di chuyển đờng thẳng quay vòng với hai cấu dẫn động Phần đầu quay bao gồm đỉnh tháp, cần cần côngxôn có bố trí đối trọng cấu nâng Cần cần côngxôn đợc gắn với bệ quay khớp lề đầu đầu đợc neo giữ cáp neo 10 11 Cabin cấu quay đợc bố trí sàn đỡ đặt trực tiếp lên vòng tựa quay Xe mang vật nâng đợc dịch chuyển cần nằm ngang nhờ tời kéo xe hai phía đầu cần bố trí hạn chế hành trình ụ chắn để hạn chế đờng di chuyển xe Để đảm bảo ổn định cho toàn cần trục, khung di chuyển bố trí đối trọng 12 Trong xây dựng nhà cao tầng, sử dụng cần trục tháp di chuyển ray không đảm bảo ổn định cho cần trục Trong trờng hợp này, ngời ta thờng sử dụng loại cần trục tháp cố định có đầu quay, tháp đợc neo vào công trình theo chiều cao công trình, tháp đợc nối thêm đoạn chế tạo sẵn để tăng chiều cao nâng Trong giai đoạn đầu công trình có độ cao cha lớn, dùng cần trục di chuyển ray, loại có đầu quay tháp không quay Khi công trình đợc xây cao, Nguyễn Văn Luyến dựng Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng ngời ta cố định tháp lại neo vào công trình, tháp tựa bệ móng dành riêng cho cần trục móng công trình Cần trục tháp đầu quay cần nằm ngang đợc sử dụng nhiều có nhiều u điểm so với cần trục tháp quay với cần nâng hạ Cần trục có độ cứng vững cao Vật nâng lắc chiều dài cáp treo vật nhỏ Mặt khác sử dụng cần trục với tầm với nhỏ (tầm chết), phải sử dụng cấu di chuyển để dời cần trục sang vị trí Do tốc độ di chuyển cần trục tháp nhỏ (để đảm bảo vật nâng treo cáp có chiều dài lớn không bị lắc ngang nhiều) nên thời gian di chuyển máy lớn, ảnh hởng đến suất máy Loại cần nằm ngang đa xe vào gần sát thân tháp nên nhợc điểm Cũng xuất phát từ điều mà 10 cần trục tháp loại đầu quay cần nằm ngang có đợc bố trí cấu di chuyển Khi xây dựng công trình có chiều dài lớn, bố trí hai cần trục cố định kinh tế so với bố trí cần trục di chuyển, loại phải lắp đặt đờng ray nh chi phí thời gian cho di chuyển lớn u điểm cần trục tháp loại tháp quay cần nâng hạ di chuyển tự dựng lắp, tháo dỡ nhanh, đơn giản Tuy nhiên ngày việc vận chuyển toàn cần trục thành phố trạng thái tổ hợp khó thực Mặt khác việc dựng lắp cần trục loại đầu quay thực nhờ ô tô độ cao thấp sau tăng độ cao cần trục cách nối dài tháp (hình 2) Nguyễn Văn Luyến dựng Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Hình 2: Sơ đồ nối dài tháp Tháp đợc nối dài nhờ đoạn tháp nối Đầu tiên đoạn tháp nối đợc nâng nên độ cao đoạn tháp (còn gọi khung trợt) nhờ cấu nâng vật, sau đợc treo vào dây trợt ngang Đầu quay đoạn tháp đợc nâng nên nhờ có cấu nâng chuyên dùng Cơ cấu xylanh thủy lực dùng truyền động khí palăng cáp Đoạn tháp đợc nâng lên theo dẫn hớng thân tháp tạo khoảng trống để lắp doạn tháp nối.Trợt ngang đoạn tháp nối đợc treo ray vào vị trí lòng đoạn tháp ngoài, sau tiến hành liên kết đoạn tháp nối thân tháp bu lông Nhờ việc tự nối dài, nâng chiều cao nâng mà cần trục tháp loại đầu quay cần nằm ngang khắc phục đợc nhợc điểm so với loại cần trục nâng hạ cần Và loại cần trục đợc dùng phổ biến xây dựng sở hạ tầng nớc ta 1.3.2 Nội dung đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Luyến dựng Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Nội dung đồ án tốt nghiệp là: Thiết kế cần trục tháp xây dựng sức nâng 10 Với số liệu ban đầu để làm thiết kế: sức nâng tầm với nhỏ 10000kg; Sức nâng tầm với lớn 2800 kg; Chiều cao nâng trạng thái đứng tự H=44,5 m; Chiều cao nâng lớn neo tháp với công trình: 100m Thiết kế theo mẫu cần trục tháp có sẵn italia s 28.52- b10 Cần trục tháp S 28.52- b10 cần trục tháp loại đầu quay đợc sử dụng Trong số công trình xây dựng nhà cao tầng Việt Nam Đây loại cần trục có chiều cao nâng tầm với lớn sử dụng có hiệu công tác xây dựng nhà cao tầng có chiều cao lớn diện tích mặt sàn lớn Việc tìm hiểu tính kỹ thuật, tính toán thiết kế phận có phơng án cải tạo việc làm nhằm nâng cao hiệu sử dụng, đảm bảo an toàn, chủ động thay kịp thời phận bị hỏng nâng cao lực cán kỹ thuật nớc Nhất có sẵn thiết bị nhng không đáp ứng đợc yêu cầu thi công việc đầu t thiết bị nhiều không kinh tế SXXD Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp không nằm mục đích Do cần trục tháp loại thiết bị phức tạp, khối lợng phận cụm lớn nên khuôn khổ ĐATN bao hết phần cần trục tháp đợc ĐATN đợc giao giới hạn nội dung sau: + Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế + Xác định thông số làm việc, kích thớc hình học trọng lợng sơ phận cần trục + Tính toán kết cấu thép cần trục + Tính toán cấu nâng đẩy tháp lập qui trình nối dài tháp + Tính toán cấu kéo xe Nguyễn Văn Luyến dựng Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Phần II : nội dung phần thuyết minh tính toán VI Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế Phơng án kết cấu Kết cấu phận cần trục ta lựa chọn giống nh kết cấu cần trục s 28.52- b10 Phơng án dẫn động cấu 2.1 Phơng án dẫn động cấu nâng: 2.1.1 Sơ đồ mắc cáp: Tuỳ vào tải trọng nâng mà ta có phơng án mắc cáp: Phơng án 1: Hình 1.1: Sơ đồ mắc cáp nâng vật a = 1.Tang cáp 2.Pu ly đổi hớng cáp 3.Cáp nâng phơng án tải trọng cấp tốc độ nh sau: Vận tốc cấu nâng a = a=2 Tốc độ (m/phút) Tốc độ (m/phút) Tốc độ (m/phút) Tốc độ (m/phút) 16 32.5 65 5000 (kg) 5000 (kg) 5000 (kg) 2500 (kg) Tải trọng tối đa ứng với tầm với R: R(m) 16.5 Q(Tấn) R(m) 36 Q(Tấn) 4.35 Phơng án 2: 18 38 4.08 Nguyễn Văn Luyến dựng 20 40 3.84 22 42 3.62 24 44 3.43 10 26 46 3.25 28 48 3.08 29 50 2.93 32 50 2.8 Khoa khí xây 34 4.65 Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng V tính toán cấu kéo xe Sơ đồ dẫn động, sơ đồ mắc cáp 1.1 Sơ đồ dẫn động: Chú thích: 1: Tang cáp 2: Hộp giảm tốc 3: Phanh 4: Động (liền hộp giảm tốc) 1.2 Sơ đồ mắc cáp tang puly đầu cần xe Xác định lực cản di chuyển xe Lực cản di chuyển xe lớn tải trọng nâng Q = 10 (tấn) Lực cản bao gồm lực cản masat, gió ,dốc, độ võng cáp kéo hiệu lực căng cáp nâng Với tải trọng nâng Q = 10 (tấn) xe di chuyển trạng thái nguy hiểm Xét trờng hợp xe di chuyển với tốc độ nhanh cấu có làm việc ổn định hay không Vdcxc = 50 (m/ph) = 0,833 (m/s) Q = Qtt = 10,24 (tấn) = 102,4 (KN) 2.1 Lực cản masat: Nguyễn Văn Luyến dựng 78 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng ( f d + 2.à ).k D bx Wms = (Q+Gx) Trong đó: Q = 102,4 (KN) Gx = 4,3(KN) Dbx = 200 mm: đờng kính bánh xe (Bảng 23 HD ĐA MH máy nâng) d: đờng kính trục bánh xe D = (0,25 ữ 0,3)Dbx = (50 ữ 60) mm Lấy d = 60 mm = 0,03 (cm): Hệ số masat lăn (bảng 24 - HD ĐA MH MáY Nâng) k = 2,5: Hệ số masat thành bánh, (bảng 25 - HD ĐA MH MáY Nâng) f = 0,015: Hệ số masat ổ đỡ bánh xe, 0,015.6 + 2.0,03 20 Wms = (102,4 + 4,3)( ).2,5 = 2,00 (KN) 2.2 Lực cản gió tác dụng lên vật nâng: + Tải trọng nâng Q=10 Trong đó: W g = q.n.c..A q=150 N/m2, n = 1,9; c = 1,2; =1,25 A= 10 (m2) (bảng - HD ĐA MH MáY Nâng) Thay số vào ta có: WI g = qI.n.c..A = 150.1,9.1,2.1,25.10 = 4,3 (KN) Wg = 2,31(KN) (xem mục III-1.3.6) 2.3 Lực cản dốc: Wd = (Gx + Q) sin = (Gx + Q) Trong : = 0,005: Góc dốc mặt đờng (bảng 26 - HD ĐA MH MáY Nâng) Wd = (102,4 + 4,3).0,005 = 0,534 (KN) 2.4 Hiệu lực căng cáp nâng: T (1 ).(1 a +1 ) .(1 a ) T = Q Trong đó: Q = 102,4 (KN) Nguyễn Văn Luyến dựng 79 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng a = 4: Bội suất palăng nâng vật = 0,98: Hiệu suất puly (1 0,98).(1 0,985 ) T =102,4 0,98.(1 0,98 ) = 1,6 (KN) 2.5 Lực cản độ võng cáp kéo: q.l To = f Trong đó: q: Trọng lợng 1m chiều dài cáp, q = 0,0065 (KN/m) l: Khoảng cách đoạn đờng di chuyển xe, l = 52m f: Độ võng cho phép cáp kéo f = (1/30ữ1/50)l = (1,67 ữ 1) m Lấy f = m 0,0065.512 To = = 2,11 (KN) Lực cản di chuyển xe con: T = Wms + Wg + Wd + T + To T = 2,00 + 4,3 + 0,534 + 1,6 + 2,11 T = 10,51 (KN) Chọn cáp kéo St = T.n [Sđ] Trong đó: n = 5,9 : Hệ số an toàn St = 10,51.5,9 = 62 (KN) Hay St = 6200 (kG) [Sđ] tờ 1) Chọn cáp có [Sđ] = 7845 (kG) > St :(Cáp thép - Bản vẽ Máy nâng chuyểnLực căng cáp tính toán 483 (kG) Dài 110 (m) Đờng kính 11,5 (mm) Hệ số an toàn 16,2 Đờng kính tang đến tâm lớp cáp: Nguyễn Văn Luyến dựng 80 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Dt e.dc = 20.11,5 = 230 (mm) Trong đó: e = 20: Hệ số phụ thuộc chế độ làm việc.(Bảng 10-HD ĐA MH máy nâng.) Lấy Dt = 370 (mm) (Do kết cấu tay cần đặt cấu di chuyển xe nên ta lấy tăng đờng kính tang giảm chiều dài để bố trí cấu đợc dễ dàng) Lực vòng tang dẫn động: S = T - To = 10,51 - 2,11 = 8,4 (KN) Tính toán cụm tang * Chiều dài làm việc tang masat l t + nt + 4t D Ltg= Trong đó: l =50 (m): Quãng đờng di chuyển xe D = 370 (mm): Đờng kính tang kể đến tâm lớp cáp t = dc = 11,5 (mm): Bớc cáp n: Số vòng cáp cần thiết lên tang để đảm bảo truyền lực từ tang lên cáp Tính theo công thức: ln T ln To 2f n= f = 0,1: Hệ số masat cáp tang ln10,51 ln 2,11 0,1 n= = 2,6 (vòng) Lấy n =5 vòng 50 11,5.10 + 5.11,5.10 + 4.11,5.10 Ltg= 0,37 = 0,6 (m) Lấy Ltg= 0,6 (m) * Xác định chiều dày tang Chọn vật liệu thép CT3 0,01.D + 3= 0,01.370+3 = 6,7 (mm) Chọn = 10 (mm) * Kiểm tra độ bền tang: Xét tỷ số: Lt/Dt = 0,6/0,37 = 1,62 < Trờng hợp ứng suất mômen uốn xoắn gây thờng không vợt 15% ứng suất nén nên kiểm tra cho ứng suất nén, ứng suất cho phép đợc lấy giảm đi: Nguyễn Văn Luyến dựng 81 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng ứng suất nén tang: S max (1 ). t D n = [n] = 10 (mm) , Dt = 370 (mm) , t=dc = 11,5 (mm) [n]: Giới hạn nén, xác định công thức: [n] = b/k b = 22 (KN/cm2): Giới hạn bền nén thép K = 1,5: hệ số an toàn bền tang tính theo nén [n] = 22/1,5 = 14,67 (kN/cm2) 10,152 1,1 10.10 1 (1 ).1.11,5.10 370.10 n = = 10,33 (KN/cm2) < [n] Tang đủ điều kiện bền * Tính toán trục tang Chọn vật liệu chế tạo trục thép 45 có: ứng suất bền: b = 850 (MPa ) ứng suất xoắn cho phép: [] = 12 ữ 20 (MPa ) Ta có sơ đồ tính toán trục tang Tang dùng để di chuyển xe tang có lớp cáp, đầu cáp khỏi tang nhng quấn ngợc Khi cáp nhánh khỏi tang cáp nhánh lại quấn vào tang Vì ta cần kiểm tra tang trờng hợp nguy hiểm nhất, vị trí tang Khi xe di chuyển cần với tải trọng nâng 10 Sơ đồ tính: Nguyễn Văn Luyến dựng 82 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng A RA B C 300 60 S 4,2 300 60 RB Q (KN) 4,2 M u ( KNm) 1,554 3,16 M x ( KNm) S = 8,4 (KN) S (60 + 300) MA = RB = 720 =4,2 (KN) Y = RA = S RB = 8, 4-4, = 4,2 (KN) Mxmax = S (Dtg+ 0,5.dc) = 8,744(0,37 + 0,5.0,0115) = 3,16 (KN.m) Mumax= RA.0,37 = 4,2.0,37= 1,554 (KN.m) Đờng kính sơ bộ: d Mx 3,16.10 3.103 = 0,2.[ ] 0,2.20 =91,7 (mm) Mômen tơng đơng: 2 M u + 0,75.M x = 1,554 + 0,75.3,16 Mtđ = =3,147 (KN.m) Đờng kính trục tang: d M td 0,1.[] []:ứng suất cho phép vật liệu chế tạo trục chịu uốn [] = 50 MPa (Bảng 7-2 HD ĐA MH chi tiết máy) 3,147.103.10 0,1.50 d =85,1 (mm) Chọn d = 90 (mm) * Kiểm tra trục tang: + Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi: Nguyễn Văn Luyến dựng 83 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Kết cấu trục đảm bảo đợc độ bền mỏi hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm thoả mãn điều kiện: S 2j + Sj Sj = Sj Sj / [S] Trong đó: Sj ; Sj : Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp hệ số an toàn xét ứng suất tiếp tiết diện j Sj = K dj a + mj ; Sj = Kdj a + mj -1 : Giới hạn mỏi với chu kỳ đối xứng Với loại thép cácbon thì: -1 = 0,436 b = 0,436.850 = 370,6 (MPa ) = 37,06 (KG/mm2) aj ; mj : biên độ trị số trung bình ứng suất pháp tiết diện nguy hiểm max j aj = mịn max j mịn mj = = max j =o ( chu kỳ đối xứng minj = - maxj ) (ứng suất biến đổi theo chu kỳ) Mj W aj = maxj = j Mj =Mu= 1,618 (KNm) = 161,8.103 (KGmm) Wj : mômen cản uốn trục tiết diện tròn d 90 = = 71569,4( mm ) 32 Wj= 32 161,8.10 = 2,26( KG / mm ) aj = 71569,4 -1: Giới hạn mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng Với thép cacbon: -1= 0,58.-1=0,58.37,06 = 21,49 (KG/mm2) Khi trục quay chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng: M xj Ư Wxj mj = ; aj=maxj = Mxj= 3,286 (KNm) = 3,286.105 (KG.mm) Nguyễn Văn Luyến dựng 84 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Wxj = d3/16 = .903/16 = 143138,8 (mm3) aj = 3,286.105/143138,8 = 2,3 (KG/mm2) Kdj ; Kdj: hệ số xác định theo: Kdj = (K/ + Kx -1)/ Ky ; Kdj = (K/+ Kx -1)/Ky Trong đó: Kx: hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phơng pháp gia công độ nhẵn bề mặt Kx =1 ( Bảng 10.8 - thiết kế hệ dẫn động khí) Ky: Hệ số tăng bề mặt trục, phụ thuộc vào phơng pháp tăng bền bề mặt, tính vật liệu Ky = 1,3 Trụ nhẵn, điện tần số cao (bảng 10.9 - thiết kế hệ dẫn động khí) K, K: Hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn, xoắn ,: Hệ số kể đến ảnh hởng kích thớc tiết diện trục đến giới hạn mỏi Với thép: b 850 MPa , d = 90 mm K/ = 3,69 ; K/= 2,78 Kdj = (3,69 +1-1)/ 1,3 = 3,046 Và: Kdj= (2,78+1-1)/1,3 = 2,183 ; : Hệ số kể đến ảnh hởng trị số ứng suất trung bình đến độ mỏi (bảng 10.7 - thiết kế hệ dẫn động khí) = 0,1 ; = 0,05 Thay trị số ta có: 21,49 37,06 = 4,37 = 5,38 , 046 , 26 + , , 138 , + , 05 Sj = ; Sj= 5,38.4,37 Sj = 5,38 + 4,37 = 3,39 > [S] = Lấy [S] = không cần kiểm tra trục độ cứng Trục thoả mãn điều kiện mỏi Tính kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh Để đề phòng khả bị biến dạng dẻo lớn phá hỏng tải đột ngột cần tiến hành kiểm tra trục độ bền tĩnh: td = Nguyễn Văn Luyến dựng + [] 85 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Trong đó: M u max 1,618.10 = , d 0,1.90 = 2,22 (kG/mm2) = Mx 3,286.10 = 0,2.90 = 2,25 (kG/mm2) = 0,2.d td = Ưng suất cho phép: 2,2 + 3.2,25 = 4,48 (kG/mm2) [] = 0,8 ch = 0,8.340 = 272 (MPa ) = 27,2 (kG/mm2) td = 4,44 < 27,2 = [] Thoả mãn điều kiện tĩnh Kiểm tra điều kiện cắt: Điều kiện bền ứng suất tiếp: 2 o = + 4. [ ] Trong đó: : ứng suất pháp xác định theo công thức: Mx Y I x = : ứng suất tiếp đợc xác định theo công thức: Q y S x = I b c Đối với trục tròn: d 90 = 3220623,3(mm ) Ix = 64 = 64 Y = d/2 0,5 =90/2 0,5 = 44,5 (mm ) b=1 Scx Đợc tính theo công thức: ( d 1) ( 90 1) = = 6360,9(mm ) 4 S cx = Thay số vào ta có: 3,286.10 44,5 = 4,54(kG / mm ) = 3220623,3 Nguyễn Văn Luyến dựng 86 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng 4372.6360,9 = 8,6(kG / mm ) = 3220623,3.1 o = 4,54 + 4.8,6 = 17,8(kG / mm ) Ưng suất cho phép: [] = 0,8 ch =0,8.340 = 27,2 (kG/mm2) o < [] Thoả mãn điều kiện bền cắt * Tính chọn ổ đỡ trục tang Chọn ổ bi đỡ lòng cầu dãy Chọn ổ theo khả tải trọng động Với trục quay n 10 vg/ph khả tải động Cđ xác định nh sau: m Cđ = Q L Trong đó: Q: tải trọng động quy ớc, kN Q = (X.V.Fr + Y.Fa).kt.kd Fa = 0: tải trọng dọc trục Fr = 4,372 (kN): tải trọng hớng tâm V = : hệ số kể đến vòng quay(Vòng quay) kt : hệ số kể đến ảnh hởng nhiệt độ , t0 = 1050C kt = kd : Hệ số kể đến đặc tính tải trọng , k d = (bảng 11.3 - HD ĐA MH MáY Nâng) X,Y: Hệ số tải trọng hớng tâm dọc trục, ổ lăn dãy tỷ số : 62313 = 1,03( KG / mm ) 60291,58 X = ; Y = 0,44.cotg Thay số vào ta có: Q = (1.1.4,372 + Y.0).1.1 = 4,372 (KN) L : tuổi thọ tính triệu vòng quay 60.n.Lh L = 10 Lh : tuổi thọ ổ tính giờ; với tang có chế độ làm việc trung bình chọn Lh= 6.103 (h) n = 2. v dc 50 = = 270,3 R , 185 = t (rad/ph) Nguyễn Văn Luyến dựng 87 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng 270,3 n = = 43 (vg/ph) Thay số vào ta có: 60.43.6.103 = 15,48 10 L= (triệu vòng quay) m : bậc đờng cong mỏi; với ổ bi m = Thay số vào ta có: Cd = 4,372 15,48 = 10,9 (KN) Chọn kích thớc ổ đảm bảo: C Cd, d dngõng trục Dựa vào bảng P2.9 (trang 254 - thiết kế hệ dẫn động khí) chọn ổ bi đỡ lòng cầu dãy theo GOST 5720 51 cỡ nhẹ có ký hiệu 11216 d = 90 (mm) = dngõng trục = 90 (mm) D = 160 (mm) Cđ = 72 (kN) Chọn động chọn hộp giảm tốc, kiểm tra động 5.3 Chọn động cơ, hộp giảm tốc: + Công suất cản tĩnh: S Vx Nt = 1000. c Trong đó: Vx=0,833(m/s): Vận tốc di chuyển xe c = 0,85: Hiệu suất truyền động cấu, 8,4.10 3.0,833 Nt = 1000.0,85 = 8,23 (kW) Vận tốc tang: 60.Vdc 60.50 / 60 = = 43 D , 37 Vdc = 50 m/ph thì: n = vg/ph + Chọn động cơ, hộp giảm tốc: Chọn động liền hộp giảm tốc có ký hiệu SK 42125-160M/4 tốc độ động đợc điều khiển biến tần, với thông số kỹ thuật: N = 11 KW n = 53 vòng/ph Nguyễn Văn Luyến dựng 88 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng i = 31,82 f=60 hz Do số liệu động hộp giảm tốc đợc cho lới điện tần số 60 hz Khi dùng dòng 50 hz số liệu đợc tính lại nh sau: N=11.50/60 = 9,2 KW n=53.50/60 = 44 v/p GD2=1,6 N.m2 5.4 Kiểm tra động cơ: Kiểm tra thời gian mở máy GD n tb tm = 375( M m M t ) (Q + G x ).D i Trong đó: GD2 = (GDro2 + GDk2) + (100.10 + 4,3.10 ).0,37 = 16,1 31 , 82 , 97 GD = (1,6+0)+ (N.m2) - S n D.u 2.i gt c Vậy Mt = đợc tính: Trong đó: Sn=8,4 KN : Lực vòng D: Đờng kính tang, D = 0,37 m u: Số nhánh cáp lên tang, u = igt= 31,82 c = 0,85 Thay số vào ta có: S n D.u 8,4.10 3.0,37.1 2.i Mt = gt c = 2.31,82.0,85 =57,5 N.m Mô men mở máy trung bình động cơ: 9550.N dc 9550.9,2 = n 1500 = 93,7 (Nm) tb dn dc M = 1,6.M =1,6 m Thời gian mở máy: GD n 16,1.1500 tb tm = 375( M m M t ) = 375(93,7 57,5) =1,7 (s) Tính chọn phanh Mô men phanh tính toán: Nguyễn Văn Luyến dựng 89 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Mph=Kph.Mt (N.m) Trong đó: Kpk=1,4: hệ số an toàn phanh Mt: Mô men tĩnh trục phanh phanh: Mph= S D. S D. gt t 8,4.10 3.0,370.0,9.0,97 = = = 42,6 2.a.i 2.a.i 2.1.31,82 (N.m) Mô men phanh tính toán: Mph=Kph.Mt=42,6.1,4=59,6 (N.m) Chọn phanh đĩa điện từ có mô men phanh 60 N.m, phanh bố trí đuôi động Nguyễn Văn Luyến dựng 90 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Kết luận Nh phần thuyết minh đồ án tốt nghiệp với đề tài Thiết kế cần trục tháp xây dựng sức nâng 10 đợc hoàn thành bao gồm hai phần chính: + Phần I: Giới thiệu chung: Giới thiệu chung cần trục tháp, cách phân loại, Giới thiệu cần trục tháp xây dựng loại đầu quay + Phần II: Nội dung phần thuyết minh tính toán: Tính toán thiết kế cần trục theo yêu cầu đề tài, bao gồm nội dung chính: - Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế - Xác định thông số cần trục - Tính toán kết cấu thép cần trục - Tính toán cấu nâng đẩy lập quy trình nối dài tháp - Tính toán cấu kéo xe Mặc dù cố gắng nhng trình thực đề tài chắn không tránh khỏi sai sót, mong đợc phê bình, góp ý thầy cô Em xin cảm ơn thầy, cô đặc biệt thày giáo TS Trơng Quốc Thành tạo điều kiện tận tình bảo giúp em hoàn thành đề tài Nguyễn Văn Luyến dựng 91 Khoa khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Tài liệu tham khảo Máy thiết bị xây dựng - Nguyễn Văn Hùng, Nhà xuất Xây Dựng, 2001 Máy thiết bị nâng - Ts Trơng Quốc Thành (chủ biên), Ts Phạm Quang Dũng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2000 Hớng dẫn đồ án môn học máy nâng - Ts Trơng Quốc Thành, Trờng Đại học Xây dựng Hà Nội, 1992 Truyền dẫn thủy lực chế tạo máy - Trần Doãn Đình, Nguyễn Ngọc Lê, Phạm Xuân Mão, Nguyễn Thế Thởng, Đỗ Văn Thi, Hà Văn Vui, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2002) Chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, 1969 2002) GT sức bền vật liệu - Phạm Ngọc Khánh - Nhà xuất Xây dựng - Thiết kế kết cấu thép - Gs.Ts Đoàn Định Kiến, Nhà xuất Xây dựng, 2004 Cơ sở thiết kế MXD - Pgs Ts Vũ Liêm Chính (Chủ biên), Ts Phạm Quang Dũng, Ts Trơng Quốc Thành, Nhà xuất Xây dựng, 2002 Sổtay MXD - Pgs Ts Vũ Liêm Chính, Ts Đỗ Xuân Đinh, Ks Nguyễn Văn Hùng, Ks Hoa Văn Ngũ, Ts Trơng Quốc Thành, Ts Trần Văn Tuấn, NXB KHKT, 2002 10 Kết cấu thép MXD - xếp dỡ - Nguyễn Văn Hợp, Phạm Thị Nghĩa, Trờng ĐH GTVT, 1996 11 Kết cấu thép dùng công trình dân dụng công nghiệp - Phạm Văn Hội (Chủ biên), Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn T, Đoàn Ngọc Trang, Hoàng Văn Quang, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 1998 12 Bản vẽ máy xây dựng - Hoàng Công Khơng, Đoàn Tài Ngọ, Trờng Đại học Xây dựng, Hà Nội , 1977 13 Vẽ kỹ thuật khí (Tập I Tập II) - Trần Hữu Quế, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội, 2001 Nguyễn Văn Luyến dựng 92 Khoa khí xây [...]... lắp dựng: + Xây dựng móng + Tổ hợp đoạn chân tháp, cố định vào móng + Liên kết phần đỉnh tháp với thiết bị tựa quay Liên kết đoạn tháp vừa lắp với phần thân tháp + Tổ hợp các đoạn cần, các thanh rằng + Liên kết cần công xôn với tháp (bằng cần trục ô tô và cơ cấu nâng) + Liên kết cần với tháp (bằng cơ cấu nâng và cần trục ô tô) Nguyễn Văn Luyến dựng 16 Khoa cơ khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục... tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Hình 2.2: Kích thớc cơ bản của thân tháp Kích thớc cơ bản trên cần và cần công xôn (hình vẽ) Nguyễn Văn Luyến dựng 21 Khoa cơ khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng Hình 2.3: Kích thớc cơ bản của cần, cần công xôn 2.2 Trọng lợng các bộ phận cơ bản của cần trục Nguyễn Văn Luyến dựng 22 Khoa cơ khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây... m CN - R DT Q DT G QC + Q N + Q XC + Q CXC + Q CX + Q CN + Q DT R= = 26,9.75,85 + 16,5 .102 ,4 + 16,5.4,3 + 10. 2,5 - 11,4.29,8 - 1,8.80,8 - 20,9 .104 75,85 + 102 ,4 + 4,3 + 2,5 + 29,8 + 80,8 + 104 = 1167,115 = 399,65 =2,92 (m) - Lực quán tính li tâm của vật nâng quy về đầu cần: K v Q.n 2 L 2 Plt= 900 n H Trong đó: Kv : Hệ số vợt tải , Kv=1,2 Q: Tải trọng nâng và móc treo, Q = Qv + 2,4 (KN) n: Tốc độ quay,... án tốt nghiệp Cần trục tháp phục vụ xây dựng + Đờng đặc tính tải trọng : 2 2.1 Hình 2.1: Đờng đặc tính tải trọng Các kích thớc hình học và trọng lợng sơ bộ các bộ phận của cần trục Kích thớc cơ bản của cần trục (hình 2.2, 2.3) Kích thớc của thân tháp: Nguyễn Văn Luyến dựng 19 Khoa cơ khí xây Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Luyến dựng Cần trục tháp phục vụ xây dựng 20 Khoa cơ khí xây Đồ án tốt nghiệp Cần. .. theo bảng sau: H(m) ... thông qua bệ đỡ gối tựa đặt cố định - Cần trục tháp tự nâng: cần trục tháp tự nâng nằm công trình, tháp đợc tự nối dài để tăng độ cao nâng theo phát triển chiều cao công trình, tháp có độ cao lớn,... nghiệp là: Thiết kế cần trục tháp xây dựng sức nâng 10 Với số liệu ban đầu để làm thiết kế: sức nâng tầm với nhỏ 10000kg; Sức nâng tầm với lớn 2800 kg; Chiều cao nâng trạng thái đứng tự H=44,5... đầu tháp Khi quay có cần, đầu tháp, đối trọng cấu đặt quay Theo phơng pháp thay đổi tầm với chia ra: -Cần trục tháp với cần nâng hạ: Thay đổi tầm với cách nâng hạ cần -Cần trục tháp với cần nằm