Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án môn học kết cấu hàn: Tính toán dầm cầu trục Đồ án môn học kết cấu hàn: Tính toán dầm cầu trục Đồ án môn học kết cấu hàn: Tính toán dầm cầu trục Đồ án môn học kết cấu hàn: Tính toán dầm cầu trục Đồ án môn học kết cấu hàn: Tính toán dầm cầu trục Đồ án môn học kết cấu hàn: Tính toán dầm cầu trục Đồ án môn học kết cấu hàn: Tính toán dầm cầu trục Đồ án môn học kết cấu hàn: Tính toán dầm cầu trục
Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, công nghệ hàn phát triển không ngừng, đóng góp tích cực vào trình công nghiệp hóa – đại hóa đất nước Với 130 phương pháp hàn khác nhau, công nghệ hàn cho phép kết nối nhiều loại vật liệu từ đơn giản đến phức tạp, vật liệu chất đến kim loại có chất khác Việc ứng dụng hàn trở nên phổ biến nhiều mặt đời sống, đem lại hiệu kinh tế kỹ thuật cao Cũng vậy, công việc kỹ sư hàn ngày trở nên quan trọng hơn, đòi hỏi sản phẩm đủ yêu cầu mặt kỹ thuật độ cứng vững, độ bền mà đòi hỏi cao mặt kinh tế, thẩm mỹ như: kết cấu đơn giản nhỏ gọn, lắp đặt nhanh chóng, chất lượng cao giá thành hạ Nhằm giúp sinh viên vận dụng kiến thức học vào thực tế, đồ án môn học “kết cấu hàn” ban đầu cho sinh viên có nhìn công việc tính toán, thiết kế, có khả làm chủ tư góp phần phục vụ đắc lực cho công việc sau Với đề tài: “Tính toán dầm cầu trục” giúp ích cho em nhiều Sau thời gian tìm hiểu, em hoàn thành đồ án Do bước đầu thiết kế bỡ ngỡ đồ án không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận bảo thầy để đồ án hoàn chỉnh hơn, em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên, tháng 09 năm 2010 Sinh viên thực hiện: Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí PHẦN I: TỔNG QUAN 1.1 Dầm 1.1.1 KHÁI NIỆM: Dầm kết cấu chịu uốn có bung đặc, kết cấu xây dựng công nghiệp Được dùng làm sàn nhà, dầm cầu, kết cấu chịu lực loại máy vận chuyển 1.1.2 PHÂN LOẠI: a Theo cấu tạo ta có: * Dầm định hình: - Dầm chữ I: Dùng trog uốn phẳng sàn nhà, dầm cầu, dầm máy nâng chuyển - Dầm chữ U: Tiết diện không đối xứng dùng uốn xiên xà gồ, dầm sườn tường, có má phẳng nên dễ lien kết với chi tiết khác + Đặc điểm: Dễ chế tạo Liên kết đơn giản Dầm định hình Kích thước hạn chế Tốn δ b lớn yêu cầu thiết kế Để khắc phục dùng dầm dập từ thép mỏng *Dầm tổ hợp -Dầm tổ hợp hàn chữ I: cấu tạo gồm ba thép ghép lại đường hàn góc Hai nằm ngang – hai cánh dầm Bản thẳng đứng – bụng So với dầm đinh tán, tốn vật liệu nhẹ hơn, chi phí cấu tạo chúng sử dụng niều -Dầm tổ hợp đinh tán: Gồm thép đặt đứng làm bụng, hai cánh dầm, cánh gồm hai thép góc chữ L them hai thép nằm ngang gọi đạy Vì phải khoét lỗ nên tốn công chế tạo hao phí vật liệu chịu lực tốt Chúng dùng chịu tải trọng lớn chịu tải trọng động Đặc điểm dầm tổ hợp: Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí Kích thước lớn Tiết kiệm thép Tốn công chế tạo *Kết luận: - Nên dùng dầm định hình cấu tạo cho phép đảm bảo cường độ, độ cứng, độ ổn định - Dùng dầm tỏ hợp dùng dầm tải trọng lớn nhịp lớn b Theo sơ đồ kết cấu *Dầm đơn giản: Tốn vật liệu, chế tạo dựng lắp đơn giản, chịu lực xác, không ảnh hưởng nhiệt hay lún lệch Được dùng nhiều xây dựng *Dầm liên tục: Độ cứng lớn, tiết kiệm vật liệu, dựng lắp khó, nội lực thay đổi nhiệt hay lún lệch Được dùng dầm cần độ cứng lớn *Dầm mút thừa: Tiết kiệm vật liệu 1.1.3 CÁCH LIÊN KẾT DẦM a Liên kết chồng: Dầm gác lên dầm -Đơn giản, dễ lắp ghép -Làm tăng chiều cao công trình -Độ cứng vững khả chịu lực không cao Sàn làm việc kê cạnh b Liên kết mặt: - Bố trí cho cánh dầm có độ cao -Làm giảm chiều cao xây dựng hệ dầm Có thể tăng chiểu cao dầm - Toàn hệ dầm có độ ổn định lớn - Sàn có độ cứng vững khả chịu tải lớn nhờ làm việc kê cạnh - Cấu tạo phức tạp lien kết chồng, dùng hệ dầm phổ thông c Liên kết thấp - Các dầm phụ đặt thấp dầm Dầm sàn đặt cạnh mặt với dầm Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí Có ưu điểm lien kết mặt phức tạp nhiều dùng cho hệ phức tạp 1.2 CƠ CẤU NÂNG: 1.2.1 Khái niệm: Cầu trục loại máy nâng dùng sử dụng chủ yếu để nâng di chuyển vật nặng, xếp dỡ hàng hóa Trong công nghiệp sử dụng nhà máy lắp ráp chế tạo, lò luyện kim 1.2.2 Phân loại: Cầu trục phân làm hai loại chính: cầu trục dầm cầu trục hai dầm: + Cầu trục dầm: bao gồm có kiểu treo kiểu tựa Cầu trục kiểu treo + Cầu trục hai dầm có kiểu tựa treo: Cầu trục hai dầm kiểu tựa 1.2.3 Cấu tạo chung cầu trục: Cầu trục có nhiều dạng khác nhìn chung có phận sau: Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí - Động cơ: Trong máy trục sử dụng ba loại động động đốt trong, động khí nén, động điện + Đông đốt thích hợp với máy di động nhiều, hoạt động độc lập, không theo quy luật định xa nguồn điện + Động khí nén thường sử dụng máy cố định hay máy công cụ máy đóng cọc, máy khoan, máy phun vôi + Động điện loại động sử dụng rộng rãi cầu trục phù hợp với tính chất làm việc cầu trục (cố định, di chuyển ngắn theo quỹ đạo định) có công suất cao, gọn nhẹ, chịu tải tốt, thay đổi tốc độ nhanh dễ tự động hóa - Hệ thống truyền động; Có nhiều kiểu chuyển động truyền động dầu ép khí nén, truyền động điện, truyền động hỗn hợp, truyền động khí Tuy nhiên cầu trục thường sử dụng cầu trục khí dễ chế tạo an toàn cao - Cơ cấu công tác - Cơ cấu quay - Cơ cấu di chuyển: Thường di chuyển bánh xe ray - Hệ thống điều khiển: Sử dụng để tắt mở hoạt động cấu - Khung bệ - Các thiết bị phụ Để dễ dàng thiết kế, người ta chia cầu trục làm ba cấu chính: Cơ cấu nâng vật, cấu di chuyển xe con, cấu di chuyển cầu Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí PHẦN II: PHÂN TÍCH DẠNG KẾT CẤU 2.1 Chọn vật liệu - Kết cấu hàn tổ hợp nhiều chi tiết mà chi tiết có chức điều kiện làm việc không giống Do phải vào yêu cầu kỹ thuật chi tiết để lựa chọn vật liệu chế tạo cho hợp lý Vừa phải đảm bảo chất lượng suất giá thành chế tạo kết cấu Nói cách khác vật liệu phải đảm bảo đồng thời tiêu kinh tế kỹ thuật - Mặc dù chi tiết có kích thước hình dạng khác song chế tạo từ vật liệu kim loại thép Qua gia công khí sau đem hàn lại thành “Kết cấu cầu dẫn” Là kết cấu chết tạo cho đảm bảo tiêu tính , độ tin cậy cao làm việc - Vì để vừa đảm bảo độ bền vừa đảm bảo tính hàn , giá thành lại phù hợp ta chọn vật liệu thép CT38 (TCVN 1695-75) tương đương với thép CT3 (TC Nga ГOG380-71) Bởi loại vật liệu sử dụng phổ biến thị trường , vừa đảm bảo tính kính tế đáp ứng yêu cầu kỹ thuật kết cấu làm việc - Thép CT38 loại thép cacbon chất lượng thường Là loại thép mềm dẻo, độ cứng thấp , hiệu ram không cao Được dùng để chế tạo chi tiết kết cấu qua gia công nóng Do tính hàn tốt Khi hàn không cần phải dùng công nghệ đặc biệt - Thành phần hoá học thép CT38 theo bảng (1-III) trang 219 sách (HDTKĐA) Nhãn hiệu thép CT38 Thành phần hoá học C 0,12÷0,23 Mn 0,4÷ 0,65 Si P S 0,15÷0,3 [...]... tại tiết diện giữa dầm được thỏa mãn - Tại tiết diện đầu dầm: Trong đó: τc = - Vmax – lực cắt tại tiết diện đầu dầm, Vmax = 3665 kg; - I1-momel quán tính của tiết diện đầu dầm đối với trục trung hòa Tính toán một cách tương tự như với tiết diện giữa dầm ta có: I1 = 6400 cm4 - S1-momel tĩnh của tiết diện đầu dầm đối với trục trung hòa; Tính toán một cách tương tự như với tiết diện giữa dầm ta có: S1=295... Cơ Khí 3.2 Tính toán thiết kế dầm dọc nhịp 3.2.1 Chọn dạng tiết diện dầm - Dầm là loại cấu kiện cơ bản chịu uốn lớn nhất ở giữa dầm và chịu cắt lớn nhất ở đầu dầm Do dầm có nhịp l=7m nên ta chọn dầm là dầm tổ hợp hàn chữ I vì nó nhẹ, ít tốn vật liệu, chi phí chế tạo rẻ Chọn vật liệu chế tạo dầm là thép CT38 Chọn hệ số an toàn n=1.3 Sơ lược tải trọng tác dụng lên dầm: + Áp lực bánh xe trên dầm chính... tăng cứng Từ các tính toán trên, ta xây dựng được biểu đồ lực cắt và biểu đồ momel uốn như sau: Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí Biểu đồ lực cắt và biểu đồ momel uốn của dầm chính Bảng 4: Các thông số kích thước dầm chính: Chiều cao Tiết diện Thông số Chiều rộng Chiều dày Khoảng cách các bụng Tổng Bụng Cánh trên Cánh dưới Cánh trên Cánh dưới Bụng Đầu dầm 250 236 250 250 8 6 6 210 Giữa dầm 550 536 250... tổng hợp tại tiết diện giữa dầm Mx = Mq + MQ= 91250 + 1650000 = 1714250 kg.cm 3.1.3 Kiểm tra tiết diện dầm a, Kiểm tra tiết diện dầm theo điều kiện cường độ - Ứng suất cho phép trong kết cấu là: [σ] = = = 171.4 N/mm2 = 1714 kg/cm2 [τc] = 0.6[σc] = 0.6*240=144 N/mm2 = 1440 kg/cm2 • Tính toán lại các đặc trưng hình học của tiết diện dầm - Ix – momel quán tính của tiết diện dầm, Ix = (+ δ1*b*z12) +(+ δ2*b*z22)... QΣ - tải trọng do hai bánh xe trên dầm cuối tác dụng lên dầm dọc nhịp; Qvn – tải trọng vật nâng, Qvn= 8000 kG; Qxe- trọng lượng xe con và cơ cấu nâng, Qxe = 3000 kG; Qc – trọng lượng dầm cuối và cơ cấu di chuyển dầm chính γp – hệ số tin cậy của tải trọng, γp = 1.2; Qdc – trọng lượng dầm chính, Qdc = 730 kG (tính trong phần 3.1); Qc – trọng lượng dầm cuối và cơ cấu di chuyển dầm cuối, giả sử Qc = 2000... kg/cm2 - Tính toán lại các đặc trưng hình học của tiết diện dầm Diện tích tiết diện: A = Aw + 2*Af = 1*42.6 + 2*1.2*20 = 90.6 cm2 Khối lượng dầm: Qd = A*l*γp = 90.6*700*7.85*10-3 = 500 kg Khối lượng phân bố trên một đơn vị chiều dài dầm (chỉ xét đến tự trọng dầm) : q = = = 0.7 kg/cm - Ix – momel quán tính của tiết diện dầm, Ix =2*(+bf*tf*z2)+= 2*(+20*1.2*21.92)+ =29470 cm4 - Wx – Momel kháng uốn của... bản cánh sẽ dễ dàng thỏa mãn Tiết diện dầm với các kích thước cụ thể được trình bày như trên hình vẽ Chiều cao dầm: h = 450 mm Chiều cao bản bụng dầm: hw = 426 mm Chiều dày bản bụng: tw = 10mm Chiều rộng bản cánh: bf = 200mm Chiều dày bản cánh: tf = 12 mm Các thông số hình học của tiết diện dầm dọc nhịp 3.2.2 Kiểm tra tiết diện dầm theo điều kiện cường độ - Ứng suất cho phép của vật liệu làm kết cấu: ... đầu dầm (phần có chiều dài 0.3m): V1 = (8+6).300.250+300.6.2.286=1899600 mm3 Vậy thể tích của dầm cầu trục là : V = 69524000+2*9797048 + 2*1899600 = 92917295 mm3 = 92920 cm3 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí - Khối lượng của dầm : Q dc = 7,85.10-3.92920 = 730 kg- Lực phân bố đều trên dầm: (để thuận tiện cho việc tính toán, ta giả thiết rằng trọng lượng dầm phân bố đều trên toàn bộ chiều dài dầm) ... dưới tác dụng của tự trọng dầm - Độ võng lớn nhất của dầm dưới tác dụng của tải trọng vật nâng (gồm vật nâng và cơ cấu nâng) Một cách gần đúng, ta tính cho trường hợp tải trọng đặt lên dầm dọc nhịp là tải tập trung ΔQ = Trong đó: EJ – độ cứng chống uốn của kết cấu dầm E – module đàn hồi của vật liệu, E = 2.1*105 N/mm2 J – momel quán tính của tiết diện nguyên lấy đối với trục trung hòa, J = Ix =... nhất của dầm dưới tác dụng của tự trọng dầm ΔQd = = = 0.034 cm Δ = ΔQ + ΔQd = 1.63 + 0.03 = 1.66 cm - Ta thấy = < = Kết luận: Dầm với các kích thước đã chọn thỏa mãn điều kiện độ võng Tổng kết, ta có bảng thông số kích thước dầm dọc nhịp Bảng 4: Các thông số kích thước dầm dọc nhịp (mm): Chiều cao Chiều rộng Chiều dày Thông số Kích thước (mm) Tổng Bản bụng Cánh trên Cánh dưới Cánh trên Cánh dưới