đồ án

KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CẦN CẨU DERRICK

NỘI DUNG THIẾT KẾ CẦN CẨU DERRICK :

A.ĐỀ TÀI:

PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG:

I.1 Lựa chọn và bố trí cẩuI.2: Một số ưu và nhược điểm của Derrick đơn loại nhẹI.3: Lựa chọn sức nâng mã hàng của cần cẩu

PHẦN II: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỦA CẨU:

II.1: Các thông số yêu cầuII.2: Xác định chiều dài cầnII.3: Tính sơ bộ trọng lượng cần

PHẦN III: XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN ỨNG LỰC:III.1: Xác định ứng lực tại các góc nghiêng cầnIII.2: Xác định sức căng trong hai palang nâng hàng ra ngoài mạn và trong hầm hàng

PHẦN IV. TÍNH CHỌN CẦN, KIỂM TRA BỀN VÀ ỔN ĐỊNH CHO CẦN THEO PHẦN MỀM SÁP 2000 VÀ THEO QUY PHẠM

I.Chọn cầnII. Ngoại lực tác dụng lên cầnIII. Xác định nội lực tác dụng lên cầnIV. Kiểm tra cần theo điều kiện ổn địnhV. Kiểm tra độ bền theo tải trọng tổng hợpVI. Kiểm tra theo ứng suất nén tổng hợp

PHẦN V: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỘT CẨU VÀ TÍNH ĐỘ BỀN CỘT CẨU

I.XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỘT CẨU

1.Lựa chọn loại tháp cẩu2. Ngoại lực tác dụng lên tháp cẩu3. Các ngoại lực lên tháp cẩu4. Chọn sơ bộ kích thước mặt cắt tháp cẩu

GVHD: KS.Nguyễn Văn Công1

SVTH: Nguy n Quang Khánhễ Lớp VT11


II.TÍNH ĐỘ BỀN CỘT CẨU

1.Kiểm tra lại theo điều kiện bền2.Kiểm tra lại điều kiện cứng3. Nội lực tác dụng lên cột cẩu

3.1Mô men uốn3.2Lực nén3.3 Mô men xoắn

4. Kiểm tra điều kiện bền cột theo Phần Mềm Sap20004.1. Mô men uốn và lực nén ở đầu cột4.2 . Mô men uốn và lực nén ở gối đỡ cần 4.3 . Kiểm tra điều kiện bền theo công thức quy phạm

PHẦN VI. TÍNH TOÁN CỘT CẦN QUAY

I.Cột quay cần mạn

1.1: Lựa chọn loại cột quay cần1.2: Các ngoại lực tác dụng lên cột quay cần1.3: Chọn mặt cắt ngang cột quay cần1.4: Nội lực tác dụng lên cột quay cần1.5: Kiểm tra điều kiện bền theo công thức quy phạm

II.Cột quay cần hầm

2.1: Lựa chọn loại cột quay cần2.2: Các ngoại lực tác dụng lên cột quay cần2.3: Chọn mặt cắt ngang cột quay cần2.4: Nội lực tác dụng lên cột quay cần2.5: Kiểm tra điều kiện bền theo công thức quy phạm

PHẦN VII: TÍNH CHỌN CÁC CHI TIẾT CỦA CẨU DERRICK

I.Chạc đuôi cần II.Mã treo hàng đầu cầnIII.Mã quay cầnIV.Cụm mã quay bắt dây nâng cầnV.Gối đỡ cần nhẹVI.Cụm móc cẩuVII.Cụm ròng rọc

B. BẢN VẼ: (KHỔ GIẤY AO)




NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………




A. ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ THIẾT BỊ LÀM HÀNG TÀU VẬN TẢI HÀNG KHÔ ĐI BIỂN

CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA TÀU:Chiều dài tàu : L = 215.4 (m)Chiều rộng tàu : B = 32.64 (m)Chiều cao mạn : D = 21.54 (m)Chiều cao mớn nước : d = 11.64 (m)Vận tốc : V = 14 (HL/H)Chiều dài miệng khoang hàng : 24 (m)Chiều rộng miệng khoang hàng : 21,12(m)Loại hàng tàu chuyên chở : Tàu chở hàng rời

PHẦN I: GiỚI THIỆU CHUNG

I.1: Lựa chọn và bố trí cẩu:

Việc lựa chọn và bố trí các thiết bị xếp dỡ cùng sức nâng từng loại riêng lẻ nằm trong quy hoạch chung mà người thiết kế phải thực hiện. Thiết bị xếp dỡ có vị trí rất quan trọng trong họ máy nâng hạ trên tàu.Việc bố trí các thiết bị xếp dỡ, số lượng trên tàu hàng nhìn chung phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• Loại tàu, kiểu tàu và vùng hoạt động của tàu.• Kích thước và tốc độ tàu.• Loại hàng mà tàu phải chở.

Hiện nay trên các tàu hàng dùng phổ biến hệ thống cần trục Derrick hoặc cần trục quay hoặc bố trí hỗn hợp cả hai.Chúng ta đang đi thiết kế thiết bị làm hàng cho tàu cỡ trung bình hoạt động ở vùng biển không hạn chế nên ta chọn cách bố trí hệ thống Derrick đơn loại nhẹ.

Derrick là thiết bị xếp dỡ được dùng sớm nhất trên tàu, cho đến nay chúng vẫn được sử dụng khá phổ biến và ngày càng được cải tiến, hoàn thiện, hiện đại hóa.

I.2: Một số ưu và nhược điểm của Derrick đơn loại nhẹ:

● Ưu điểm:• Có sức nâng vừa phải, đáp ứng được yêu cầu làm hàng cho tàu nhỏ.




• Có kết cấu tương đối đơn giản, dễ chế tạo và bảo dưỡng.•Chiếm ít diện tích ở boong.• Gía thành tương đối rẻ.

● Nhược điểm:• Tinh cơ động không cao.• Có năng suất không cao do phải dịch chuyển hàng hóa và điều chỉnh lại vị trí cần.• Tính cơ giới hóa thấp.

Hình vẽ cần cẩu nhẹ làm việc đơn:1.cầ cẩu; 2. Cột cẩu;3.chốt chân cần;4.chạc chân cần5.cụm mã quay đỉnh cột; 6.puly đỉnh cột7.dây điều chỉnh8.cụm mã nâng cần đầu cần; 9.puly treo hàng đầu cần; 10.mani’ bắt dây hàng; 11.tấm nối trung gian; 12.mã treo hàng; 13.dây chằng; 14.tăng đơ15.dây hàng16.puly chân cần17.nhánh dây hàng vào; 18. tời hàng19. cơ cấu địnhvị dây điều chỉnh20. hai nhánh dây điều chỉnh; 21. Tấm tam giác.

I.3: Lựa chọn sức nâng mã hàng của cần cẩu:

Với kiểu tàu chở hàng loại này ( tàu chở hàng rời) ta tính chọn loại derrick đơn loại nhẹ, dựa vào bảng thống kê tàu mẫu theo tính chất từng loại hàngTuy nhiên ta tính chọn sức nâng hàng mỗi lần của cần cẩu là: P = 5T.




PHẦN II: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỦA CẨU:

Kích thước cơ bản của cần cẩu, cột cẩu, phụ thuộc vào kích thước tàu, cách bố trí hầm hàng, cách bố trí các cần trục trên tàu, công dụng của tàu, …

II.1: Các thông số yêu cầu:II.1.1: Góc nghiêng cần nhỏ nhất:

Đây là góc nghiêng nhỏ nhất của cần khi làm việc, thông thường đối với Derrick loại nhẹ ta chọn góc nghiêng nhỏ nhất θmin=150.

II.1.2: Góc nâng cần lớn nhất:

Với loại cẩu Derrick loại nhẹ ta chọn θmax = 600.II.1.3: Góc nâng cần khi làm việc:

Chọn θ =600.II.1.4: Góc quay cần khi làm việc:

Đối với cần nhẹ nên ta chọn α = 600.II.1.5: Khoảng cách từ cột cẩu đến miệng hầm hàng:

Khoảng cách này được tính theo phương dọc tàu, được tính từ trụ cẩu đến miệng hầm hàng : a = 3,2 (m) (Tính theo kết cấu tàu)

II.1.6: Chiều cao chân cần:

Là chiều cao tính từ sàn hoặc boong, ta chọn khoảng cách này hC = 2.5 (m) II.1.7: Tầm với ngoài mạn:

Tầm với ngoài mạn đủ để xếp dỡ hàng hóa lên cầu tàu, giả sử trên bờ không có phương tiện xếp dỡ. Thông thường tầm vươn ra ngoài mạn không nhỏ hơn 2-2.5m (sách TBTT trang 214) Ta chọn tầm với lớn nhất b = 2.5 (m).

II.1.8: Vị trí giới hạn đầu cần:Ở tầm với lớn nhất,cần đơn phải đảm bảo với được không dưới 2/3 chiều dài miệng khoang

hàng lk.

Ở tầm với lớn nhất, chiều cao h1 tính từ đầu cần đến miệng hầm hàng hoặc mặt trên mạn

chắn sóng phải lớn hơn chiều cao hàng. h1 = (5÷ 6) mKhoảng cách này ta chọn: h1 =3 + l0 sinθ - 1 = 5,88 ; Chọn h1 = 5(m).

II.2: Xác định chiều dài cần:●Chiều dài cần được xác định theo hai điều kiện:

• Chiều dài cần để bốc hết hàng trong khoang: l01 = ( a+23

. lk

cosθmin)




• Chiều dài cần để đưa hàng ra hai bên mạn tàu: l02 = ( B2

+b

cosθmin . sinα )→ Vậy chiều dài cần được chọn để tính toán là: l0 =max{l01 ; l02}•Với giả thiết ban đầu:

- Góc nghiêng cần nhỏ nhất :θmin = 150. - Khoảng cách từ cột cẩu đến miêng hầm hàng : a = 3,2 (m). - Góc quay cần khi làm việc là 600, vậy α = 600 . - Chiều dài miệng khoang hàng : lk =24 (m). - Chiều rộng của tàu : B =32,64 (m). - Tầm với lớn nhất b =2(m).

Vậy : - Chiều dài để đưa ra hai bên mạn tàu: l01 = 19,9(m)- Chiều dài cần để bốc hết hàng trong khoang: l02 =21,9(m)

Vậy:

l0 = max{l01; l02 } = 21,9(m). Chọn l0 = 22(m)

●Ta đi xác định chiều cao cột cẩu:

Là chiều cao cột cẩu tính từ chân cần đến điểm treo chân cần h, với cần cẩu đơn làm việc

nhẹ tỷ lệ h/l phụ thuộc vào chiều dài và chiều rộng của tàu. Tỷ lệ h/l =(0,8 ÷ 1,2), ta chọn tỷ lệ này: h/l = 1, từ đó ta có: Chiều cao cột cẩu h= 22(m).

Hình vẽ minh họa




II.3: Tính sơ bộ trọng lượng cần:Việc tính chọn sơ bộ trọng lượng của cần phụ thuộc vào từng loại cần, cần Derrick đã

được tiêu chuẩn hóa gồm 3 kiểu chủ yếu.Với chiều dài cần đã chọn l0 = 22(m) ta chọn Derrick kiểu III( chiều dài cần từ

10÷22m). Theo bảng tra thông số kỹ thuật của cần trục kiểu III (trang 235 sách sổ tay thiết bi tàu thủy – Trần Công Nghị ) .

Ta chọn trọng lượng cần có khối lượng: Q=1750, lực nén 200 (kN) (kg).

PHẦN III: XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN ỨNG LỰC:




Việc xác định các thành phần ứng lực có nghĩa là xác định các ứng lực phát sinh trong cần, cột, trong các dây dưới tác dụng của trọng lực hàng treo trên móc P.

Để xác định ứng lực trong cần cẩu đơn người ta tiến hành ở 3 góc nghiêng cần khác nhau. Tính ở góc nghiêng cần nhỏ nhất, góc nghiêng cần trung bình và góc nghiêng cần lớn nhất.

Để tính các thành phần ứng lực này, ta sử dụng phương pháp họa đồ lực. Phương pháp này được tiến hành như sau (tính cho trường hợp góc bất kỳ) :

• Chọn tỷ lệ biễu diễn lực. Từ A vẽ véc tơ thẳng đứng Q0 = Q + 0.5Gc (trong đó : Q là trọng lượng hàng; Gc là trọng lượng cần).

Tại đầu Q0 vẽ véc tơ S1 = Q.k biễu diễn sức căng trong nhánh dây nâng hàng và song song với cần OA. Từ đầu S1 vẽ đường thẳng song song với CA cắt OA tại một điểm, từ đó ta xác định được véc tơ sức căng T lớn nhất trong dây nâng cần và lực nén cần N.

• Từ điểm O vẽ véc tơ S2 = S1 .k biểu diễn sức căng trong nhánh dây nâng hàng vào tời. Khi đó ta xác định được lực tác dụng vào ròng rọc chân cần chính là hợp lực Rc của S1 và S2.

• Từ C vẽ vec tơ T. Từ đầu T vẽ véc tơ thẳng đứng T1 biểu diễn sức căng trong nhánh dây nâng

cần chạy dọc cột, T1 = T

i.η . ( trong đó : i là bội suất

hệ palang nâng cần ; η là hiệu suất của palang nâng cần).

Hợp lực Rt của T và T1 là lực tác dụng vào ròng rọc đỉnh cột.

•Từ B vẽ véc tơ thẳng đứng Q. Từ đầu Q vẽ S1

song với OB. Khi đó hợp lực Rđ là lực tác dụng lên ròng rọc treo hàng.

• Lực nén cần và sức căng T được tính theo công thức sau:

N = lh

. Q0 + S1




T = Q0. √1+( 1h )

2

−2.( 1h ) . sinα

III.1: Xác định ứng lực tại các góc nghiêng cần:

Góc nghiêng 150 400 600

Đơn vị

Q0 57,575 57,575 57,575 KNN 110,075 110,075 110,075 KNT 56,9354 55,929 55,324 KNT1 29,348 28,829 28.518 KNS1 52,5 52,5 52,5 KNS2 55,125 55,125 55,125 KNRt 78,34 72,952 64,489 KNRc 68,09 50,00 32,73 KNRđ 87,383 99,785 106,332 KN

Trong đó : Q là trọng lượng hàng : Q = 5 (T) Gc là trọng lượng cần: Gc = 1750 (kg) Q0 =Q + 0,5 Gc = 57 575( KN).

K là hệ số : k =1+μ , ta chọn μ = 0,05 đối với trường hợp dây cáp thép chạy

trên ròng rọc ổ trượt. → k = 1,05. i là bội suất hệ palang nâng cần: chọn i =2.

η là hiệu suất palang nâng cần: η = 0,97. III.2: Xác định sức căng trong hai palang nâng hàng ra ngoài mạn và trong hầm hàng:

Sức căng trong hai palang quay cần phía mạn Tm , phía hầm hàng Th và lực nén cần N (áp dụng cho góc nghiêng cần nhỏ nhất θ=¿ 150) tính theo công thức:




N = Q0.lh

+ S1 +0,95.Q0.A

Tm =A .Q0

1+ BD

Th = A .Q0

1+ DB

Trong đó: A = √1+( lh )

2

−2.lh

. sinα

B = √1+( a2. l )

2

+ al

cosα . sinθ

D = √1+( a2. l )

2

−al

. cosα . sinθ

Ta có các thông số sau: Q0 = 57,575 ( KN) ;

lh =1

a là khoảng cách giữa hai cột quay cần chọn a=15,360 (m) ;Ta chọn θ là góc nghiêng cần ở vị trí lớn nhất θ = 600 và θ = 00 .Trị số A được cho trong bảng (5.14) ;còn trị số B,D được xác định theo đồ thị hình(5.30).

Đại lượng

Công thức 150 400 600 Đơn vị

A A =√1+( lh )

2

−2.lh

. sinα1,218 0,845 0,518

B

θ=600

B= √1+( a2. l )

2

+ al

cosα . sinθ 1,306 1,259 1,194

θ=00

B¿√1+( a2. l )

2

+ al

cosα . sinθ 1,059 1,059 1,059

θ=600

D=√1+( a2. l )

2

−¿ al

. cosα . sinθ ¿ 0,734 0,812 0,905




D θ=00

D=√1+( a2. l )

2

−¿ al

. cosα . sinθ ¿ 1,059 1,059 1.059

Tm

θ=600

Tm =A .Q0

1+ BD

25.232 19,075 12,859 KN

θ=00

Tm =A .Q0

1+ BD

35,063 24,325 14,911 KN

Th

θ=600

Th = A .Q0

1+ DB

44,894 29,516 16,965KN

θ=00

Th = A .Q0

1+ DB

35,063 24,325 14,912KN

PHẦN IV. TÍNH CHỌN CẦN, KIỂM TRA BỀN VÀ ỔN ĐỊNH CHO CẦN THEO PHẦN MỀM SÁP 2000 VÀ THEO QUY PHẠM.

I.Chọn cần:

Chọn vật liệu làm cần là thép đóng tàu có : σ ch = 235(N/mm2)Dựa vào lực nén cần N = 110,075 (KN) ta chọn kiểu cần loại III (theo sách “sổ tay thiết bị tàu – tập 2 – PGS.TS.Trần Công Nghị) với các thông số kỹ thuật như sau:

L =22 (m) S = 9 (mm)L1 =22,09 (m) S1 = 8 (mm)l1 = 7,33 (m) S2 = 8 (mm)l2 = 7,38 (m) S3 = 8 (mm)D = 426 (mm) Trọng lượng cần: Q = 1750 (Kg)d = 325 (mm) Trọng lượng cần: Q = 17,5 (KN)

Hình vẽ minh họa:0




II. Ngoại lực tác dụng lên cần:Tải trọng tác dụng lên cần bao gồm:

• Lực phân bố tải trọng lên cần: q = QL = 0,7955( KN/m)

• Lực nén cần N với độ lệch tâm e :

Trong đó: - N = 110,075(KN)- Độ lệch tâm e được tính cho 2 trường hợp sau:

•Tại góc nghiêng cần : θ = 15o.

Độ lệch tâm e= 58.58(mm)M = N.e = 5,86( KN)


Độ lệch tâm e =177,8928 (mm)M = N.e = 19,581( KN)




III. Xác định nội lực tác dụng lên cần:

Ta quy đổi lực tác dụng lên cần như hình vẽ:


Dùng phần mềm SAP2000 ta có biểu đồ nội lực như sau:





Dùng phần mềm SAP2000 ta có biểu đồ nội lực như sau:

Theo biểu đồ nội lực ta thấy: Mx(max) = 15,63(KN.m) = 15630 (KN.mm)

Ta có: σ = M x

W x +

|N|A

Trong đó:• Wx là môđun chống uốn:Wx= 0,785.D2.S = 0,785.3512.8 = 773702,28(mm2)• A là diện tích mặt cắt: A = π.D.S = 3,14.351.8 = 8817,12( mm2)

Vậy : σ = M x

W x +

|N|A

= 0,035 (KN/mm2)

IV. Kiểm tra cần theo điều kiện ổn định:




Chọn vật liệu làm cần là thép đóng tàu có: σ y = 235 ( N/mm2) = 0,235 (KN/mm2) Theo bảng 3.2 trang 17 Quy phạm thiết bị nâng hàng tàu biển TCVN 6272:

Ta có: Với tải trọng làm việc W < 10T thì : ứng suất cho phép : σ a = 0,34.σ y = 0,0799 (KN/mm2)

Trong đó: σ y là giớ hạn chảy của vật liệu.Độ bền ổn định: Theo mục 3.4.3 trang 18 Quy phạm thiết bị nâng hàng tàu biển TCVN 6272: Đối với các kết cấu chịu nén, giá trị được tính theo công thức sau không được vượt quá ứng suất cho phép σ a nêu ở bảng 3.2 :

σ = 1,15ω.σ c Trong đó:

σ c là ứng suất nén do lực nén dọc trục ω là hệ số tính theo công thức trong bảng 3.3 tương ứng với độ mảnh λvà kiểu của

kết cấu liên quan .

σ c = NA

= 110,075/12044,27 = 0,0091 (KN/mm2)

Độ mảnh của kết cấu chịu nén:

λ = le.√ AI

Trong đó:I là moment quán tính của tiết diện kết cấu:

I = 0,393.D3.S = 0,393.4263.9 = 273441140,7mm4 = 2,74.10-4(m4)le là chiều dài hiệu dụng của kêt cấu được tính bằng tích chiều dài thực tế của kết cấu

và hệ số K cho trong bảng trang 19 sách Quy phạm thiết bị nâng hàng tàu biển TCVN 6272, tùy theo từng điều kiện liên kết của đầu mút (m):Vì ở đây Derrick đơn liên kết gồm một đầu tự do xoay, hạn chế chuyển vị còn đầu kia tự do xoay, hạn chế chuyển vị nên: K = 1.

Vậy: le = l.k = 22 → λ = le.√ AI

= 22. √ 0,012044272,74−4 = 145,86

Độ mảnh giới hạn: λo = √ 2. π2 ,Eσ y

= 129,55

Trong đó: E là mô đun đàn hồi vật liệu: E = 2.104( KN/cm2) = 2.105 (N/mm2)So sánh ta thấy : λo > λ vậy ω được tính theo công thức sau ( theo bảng 3.3):

ω = 1+0,45( λ

λo

)

1−0,5¿¿ = 4,11

Suy ra: σ = 1,15ω.σ c = 1,15. 2,51.0,015.1000 = 43,01 (N/mm2)




So sánh ta thấy: σ = 43,3 < σ a = 79,9 (N/mm2)Vậy thỏa mãn điều kiện ổn định.

V. Kiểm tra độ bền theo tải trọng tổng hợp:

Ứng suất tổng hợp tính theo công thức sau đây (trang 17 sách Quy phạm thiết bị nâng hàng tàu biển TCVN 6272) :

√ (σ b+σc )2+3 τ2 ≤ σ a

Trong đó: • σ b ứng suất nén do mô men uốn gây ra:

σ b = M xmax

W x =

15630773702,28 = 0,0202(KN/mm2)

• σ c ứng suất nén do lực nén dọc trục gây ra: σ c = 0,015 (KN/mm2)

• τ ứng suất cắt do xoắn kết cấu: τ = 0 • σ a ứng suất cho phép tính theo bảng 3.1:

σ a = 0,5.σ y = 0,1175 (KN/mm2)

Vậy ta có: √ (σ b+σc )2+3 τ2 =0,0352 ≤ σ a = 0,1175 (KN/mm2)Vậy ; thỏa mãn điều kiện bền theo tải trọng tổng hợp.

VI. Kiểm tra theo ứng suất nén tổng hợp:

Theo 3.4.4 (trang 19 sách Quy phạm thiết bị nâng hàng tàu biển TCVN 6272) : ứng suất nén tổng hợp gây ra do mô men uốn và lực dọc trục phải thỏa mãn công thức sau:

σ c

σca +

σb

σa ≤ 1

Trong đó:

σ ca là ứng suất nén cho phép: σ ca = σa

1,15 = 0,07 (KN/mm2)

Vậy: σ c

σca +

σb

σa = 0,015

0,07 + 0,0202

0,0799 = 0,467 ≤ 1

Vậy ; thỏa mãn điều kiện ứng suất nén tổng hợp.

PHẦN V: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỘT CẨU VÀ TÍNH ĐỘ BỀN CỘT CẨU:I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỘT CẨU:

1.Lựa chọn loại tháp cẩu:




Ta chọn loại tháp cẩu 1 cột, loại đơn giản lắp cần đơn.2. Ngoại lực tác dụng lên tháp cẩu:

Ngoại lực của một càn làm việc đơn tác dụng lên tháp cẩu bao gồm: Lực của palang nâng cần T tác dụng vào cụm ròng rọc đỉnh tháp. Lực nén dọc cần N tác dụng vào gối đỡ cần. Sức căng S1 của đoạn dây nâng hàng chạy dọc cần. Sức căng St của đoạn dây nần cần chạy vào tời. Sức căng T1 của đoạn dây nâng cần chạy vào tời.

Các lực trên được phân thành các thành phần thẳng đứng Qa, Qc, Qt và nằm ngang Ta,Tc,Tt

như trên hình vẽ.

Các thành phần lực trên quan hệ với nhau theo các công thức sau:

Ta = Tc = (N – S1 ).cosα .

Qa = T.sinβ + T1.

Qc = (N – S1 )sinα .

Tt ≈Qt ≈ 0,707 .St .

Trong đó : α là góc nghiêng cần.

β là góc nghiêng palang nâng cần.

Tt và Qt có thể xác định qua góc ε phụ thuộc vào vị

trí tời, ở đây lấy gần đúng ε = 45o.

Ngoại lực tác dụng lên cột đỡ cần nhẹ khi góc

nghiêng nhỏ nhất α = 15o .

Số ròng rọc trong palang nâng cần và nâng hàng là :2

Lực nén dọc cần N tác dụng vào gối đỡ cần khi góc α = 15o: N = 110.075 (KN).

Lực của palang nâng cần T tác dụng vào cụm ròng rọc đỉnh tháp :T = 56,9354 (KN)

Sức căng S1 của đoạn dây nâng hàng chạy dọc cần: S1 = 52,5 (KN) Sức căng T1 của đoạn dây nâng cần chạy vào tời: T1 = 29,348 (KN)

Sức căng St của đoạn dây nần cần chạy vào tời; St = S2 = k.S1= 55,125 (KN)




Vậy các lực thành phần khác được tính như sau:

Ta = Tc = (N – S1 ).cosα = 55,614 (KN).

Qc = (N – S1 )sinα = 14,901(KN).

Tt ≈Qt ≈ 0,707 .St = 38,973 (KN).

Theo quan hệ hình học ta tính được góc nghiêng

palang nâng cần : β ≈38o.

Qa = T.sinβ + T1 = 64,4 (KN).

3. Các ngoại lực lên tháp cẩu:

Các ngoại lực có phương nằm ngang thường

được quy đổi về một lực ngang T a đặt ở xà ngang đỉnh

tháp theo nguyên tắc thay lực ngang đặt tại vị trí bất kỳ

trên tháp bằng một lực ngang tương đương đặt ở đầu

tháp (vị trí lắp xà ngang). Hai lực này cùng gây ra một

trị số chuyển vị theo phương ngang ở đầu tháp.

Đối với tháp cẩu một cột, cần tì vào cột, dây nâng cần mắc vào ròng rọc ở xà ngang

đỉnh cột.

Các ngoại lực nằm ngang bao gồm: Ta,Tt,Tc với giá trị như sau:

Ta = 55,614 (KN)

Tt = 38,973 (KN).

Tc = 55,614 (KN)

Vậy : Tc – Tt = 16,641 (KN).

4. Chọn sơ bộ kích thước mặt cắt tháp cẩu:

• Chọn vật liệu làm tháp cẩu bằng thép đóng tàu có ứng suất chảy giới hạn là:

σ ch = 235 (N/ mm2).

• Mật độ thép đóng tàu: ρ = 7,9 (gcm-3).

• Chọn mặt cắt cột hình tròn, khi đó kích thước mặt cắt tháp cẩu phải thỏa mãn các

điều kiện sau:

- Chiều dày mặt cắt tháp cẩu: δ > 15mm

- Đường kính ngoài Dn của tháp cẩu phải thỏa mãn:

GVHD: KS.Nguyễn Văn Công

hL

o

c

T TA

B

C

a a

Tc Tt

h

h

19 SVTH: Nguy n Quang Khánhễ Lớp VT11


Dn ≤ 100.S ≤ 1500(mm)

- Thông thường Dn = (50 ÷ 80 ).δ

• Vậy ta chọn kích thước đặc trưng mặt cắt tháp cẩu như sau:

- Chiều dày mặt cắt tháp cẩu: δ = 20(mm)

- Đường kính ngoài của tháp cẩu Dn = 1400(mm) = 1,4 (m)

- Đường kính trong của tháp cẩu: Dt = Dn – 2.δ = 1360 (mm)

- Đường kính trung bình của tháp cẩu: Dtb = (Dn + Dt )/2 = 1380 (mm)

• Các đặc trưng hình học của mặt cắt như sau:

- Diện tích mặt cắt : A = π. Dtb.δ= 867,08 (cm2)

- Moment quán tính : Ix = 0,393.Dtb3 .δ = 2065664,6 (cm4 )

- Moment chống uốn: Wx = 0,785.Dtb2 .δ = 29899,08(cm3)

- Bán kính quán tính: rx = 0,353. Dtb = 48,714 (cm)

II. TÍNH ĐỘ BỀN CỘT CẨU:

1.Kiểm tra lại theo điều kiện bền:

Wc ≈ 0,785.Dtb2 .δ ≥ 10.∑ Q .l (cm3 )

Trong đó:

- ∑Q . l là tổng các tích của sức nâng Q (KN) với chiều dài cần l(m) của tất cả các

cần ở về một phía cột.

- Q là sức nâng cần: Q= 5(T)

- l là chiều dài cần : l = 22 (m)

Vậy: Wx ≈ 0,785.Dtb2 .δ ≥ 10.∑ Q .l = 50.10.22=11000 (cm3)

So sánh với moment chống uốn ở trên, ta thấy thỏa mãn điều kiện bền.

2.Kiểm tra lại điều kiện cứng:

Ix ≈ 0,393.Dtb3 .δ ≥ 24.

L

h2 . ∑Q . l (cm4)

Trong đó :

- L là khoảng cách từ gối trên của cột đến điểm treo theo palang nâng cần trên đỉnh

cột (m). L= 22(m).




-h – khoảng cách từ gối đuôi cần đến điểm treo palang nâng cần trên đỉnh cột (m).

h = 22(m).

Vậy : Ix ≈ 0,393.Dtb3 .δ ≥ 24.

L

h2 . ∑Q . l = 1200 (cm4)

So sánh với moment quán tính ta thấy thỏa mãn điều kiện cứng.

3. Nội lực tác dụng lên cột cẩu:

3.1:Mô men uốn:

Mô men uốn ở đầu cột:

Ma = Qa.e1 (KNm)

Trong đó: Qa = 64(KN)

e1 là khoảng cách từ tâm cột cẩu đến

cụm mã quay bắt dây nâng cần, cụm mã quay bắt

dây nâng cần được hàn lên đỉnh tháp đã lắp cụm

ròng rọc của palang nâng cần. Kết cấu cụm mã

quay này đã được tiêu chuẩn hóa (ГOCT 8834-58),

các kích thước được tra theo bảng (5.34) sách “sổ

tay thiết bị tàu – PGS.TS Trần Công Nghị”.

Với tải trọng cho phép (Rt)max = 78,34 (KN),

ta chọn tải trọng cho phép là 80(KN). Theo bảng 5.34,sách sổ tay thiết bị tàu thủy- PGS.TS.

Trần Công Nghị ta có các thông số chính như sau:

Tải cho

phép(KN) D D1 H ho h1 h2 A A1 A2 b s R B80 60 92 290 160 45 80 90 125 - 40 12 52 124

hình vẽ:




Ta tính được : e1 =(Dn/2 + A + A1 ) – l’ = (1400/2 +90 + 125) – 3 = 912(mm).

Vậy : Ma = Qa.e1 = 83,0695.0,8277 = 68,76 (KNm).

Mô men uốn ở gối đỡ cần :

Mc = Ta.h + Qa.e2 =1281,876(KNm)

Trong đó: Ta = 71,359 (KN)

h = 22(m)

Ta tính cho trường hợp gối đỡ cần nhẹ, với khoảng cách e2 (như hình vẽ) ứng với lực nén

cần lớn nhất (Nmax) = 110,075 (KN). Theo sách “Sổ tay thiết bị tàu tập 2- trang ” – PGS.TS

Trần Công Nghị) ta có bảng thông số chính sau:

Lực

nén

cần

D D1 D3 D4 d1 ho h1 h2 h3 B B1 A S S1 H H1 d2

120 115 180 175 155 55 115 70 110 100 50 240 165 12 32 423 340 20




Hình vẽ:

Ta tính được:

e2 = (Dn/2 + A + D1/2 +l) – l’’ = (1400/2 +165+180/2+ 85) – 31,97 = 1008,03 (mm)

Vậy: Mc = Ta.h + Qa.e2 = 929,24(KNm).

Mô men uốn ở boong đỡ trên:

Mb=Ta.L+(Tt –Tc).hc +(Qa +Qt).e2


Tt = 38,973 (KN)

Tc = 55,614 (KN)

hc = 2,5 (m)

Qa = 64 (KN)

Qt = 38,973 (KN)

L = 22 (m)

e2 = 1008,003(mm)

Vậy : Mb=Ta.L+(Tt –Tc).hc +(Qa +Qt).e2 = 1286,297 (KNm).

3.2: Lực nén:

Lực nén ở đầu cột:

Na = Qa = 64 (KN)

Lực nén ở gối đỡ cần:

Nc = Qa + Gc = 151,895(KN)

Trong đó: Gc là trọng lượng cột tính từ gối đỡ cần từ boong trở lên.

Gc = V.γ

V = h.A = 0,08671.22 = 1,9076 (m3) là thể tích cột cẩu.

γ là trọng lượng riêng cột cẩu : γ = ρ.g = 7,9.9,8 = 77,42 (T/m2s2)

(ρ = 7,9 gcm-3 = 7,9T/m3 ; g = 9,8 m/s2)

Vậy: Gc = V.γ = 1,9076.77,42 = 174,68 (KN).

Lực nén ở boong đỡ trên:

Nb = Qa + Qc + Qt + Gb = 282,334 (KN).

Trong đó : Gb là trọn lượng cột tính từ boong trở lên .




Gb = V.γ

V = L.A = 24,5.0,08671 = 2,124(m3) : thể tích cột cẩu

γ là trọng lượng riêng cột cẩu : γ = ρ.g = 7,9.9,8 = 77,42 (T/m2s2)

(ρ = 7,9 gcm-3 = 7,9T/m3 ; g = 9,8 m/s2)

Vậy : Gb = V.γ = 2,124. 77,42 = 164,47 (KN)

3.3: Mô men xoắn:

Mx = Ta . e1 = 50,744 (KN.m)


e1 = 912(mm)

4. Kiểm tra điều kiện bền cột theo Phần Mềm Sap2000:

4.1: Mô men uốn và lực nén ở đầu cột:

Với : Qa = 83,0695 (KN)

Ta = 71,359 (KN)

Ma = 68,76 (KNm).

Ta có bảng giá trị xuất ra từ Sap như sau:

TABLE: Element Joint Forces - Frames

Frame Joint OC CaseType F1 F2 F3

Text Text Text Text KN KN KN

1 1 COMB1 Combination 504.222046 0 371.381

1 2 COMB1 Combination -504.22205 0 -357.11

2 2 COMB1 Combination -42.82 0 357.1132 3 COMB1 Combination 42.82 0 -339.993 3 COMB1 Combination -71.359 0 278.0533 4 COMB1 Combination 71.359 0 -209.57

4.2: Mô men uốn và lực nén ở gối đỡ cần:

Với: Qc = 19,12 (KN).

Tt = 42,82 (KN).

Tc = 71,359 (KN)

Mc = 929,24 (KNm); M2 = Qt.e2 = 37,596(KN)

Qt = 42,82 (KN).




Ta có bảng giá trị xuất ra từ phần mềm Sap như sau:

TABLE: Element Forces - Frames

Frame Station Output CaseT P V2 V3 T M2 M3 FraE ES

Text m Text Text KN KN KN KN-mKN-m KN-m Text m

1 0 COMB1 Combination -371.3805795 -504.22 0 0 0 -55.06911 1-Jan 0

1 1.25 COMB1 Combination -364.2469667 -504.22 0 0 0 575.20844 1-Jan 1.25

1 2.5 COMB1 Combination -357.1133539 -504.22 0 0 0 1205.486 1-Jan 2.5

2 0 COMB1 Combination -357.1133539 42.82 0 0 0 1205.486 1-Feb 0

2 1.5 COMB1 Combination -348.5530185 42.82 0 0 0 1141.256 1-Feb 1.5

2 3 COMB1 Combination -339.9926831 42.82 0 0 0 1077.026 1-Feb 3

3 0 COMB1 Combination -278.0526831 71.359 0 0 0 1039.43 1-Mar 0



Ta có biểu đồ mô men và biểu đồ lực cắt như hình vẽ:




Mô hình Lực cắt (KN) Mômen (KNm) Lực nén(KN)

4.3: Kiểm tra điều kiện bền theo công thức quy phạm:

σ amax = √ (σu+σn )2+3 τ2 ≤ [ σ ]

Trong đó: σ u = Mumax

W u = 5,21.10-2 (KN/mm2) là ứng suất do mô men uốn gây ra.

Với: Mumax = 109369 (KNmm); Wu = 2,186.104 (cm3) =2,186.107 (mm3)

ứng suất do lực nén gây ra: σ n = NA

= 3,31.10-3 (KN/mm)

Với : N = 244,88 (KN) ; A = 741,04 (cm2) = 74104 (mm2)

ứng suất do mô men xoắn gây ra: τ = M x

W p

Với Mx = 59064 (KNmm) .Wp = 0,2D3 (1- η4 ) = 4,34.1010 (mm3 ): Modun chống uốn.

Trong đó: η = d/D = 0,967 Với : D = 1200(cm) d = 1160(cm)

Vậy: τ = M x

W p = 1,36.10-6 (KN/mm2) .

Từ các giá trị trên ta tính được: σ amax = √ (σu+σn )2+3 τ2 ≤ [ σ ] = 5,554.10-3 (KN/mm2).

Mặt khác : Theo quy phạm ta có : [ σ ] = 0,5.σ ch = 0,5.0,235 = 0,1175(KN/mm2) Với: σ ch = 235(N/mm2) = 0,235(KN/mm2)

So sánh điều kiện : σ amax ≤ [ σ ] .Vậy cột thỏa mãn về điều kiện sức bền.

PHẦN VI. TÍNH TOÁN CỘT CẦN QUAY:

I.Cột quay cần mạn:1.1: Lựa chọn loại cột quay cần:

Ta lựa chọn cột quay cần có kết cấu đơn giản và có tiết diện không thay đổi.1.2: Các ngoại lực tác dụng lên cột quay cần:Việc tính toán và xác định ngoại lực tác dụng lên

cột quay cần ra phía mạn, ta chỉ tính cho trường hợp ứng




với góc nghiêng cần nhỏ nhất, vì lúc này lực căng trong palang nâng cần sẽ đạt giá trị lớn nhât.

Theo tính toán ở phần xác định ứng lực ta tính được sức căng Tm trong palang nâng cần như sau:

Tm = 35,063 (KN).Từ hình vẽ và quan hệ hình học ta xác định được các thành phần lực căng như sau:

Tm1 = Tm. sinα =9,075(KN)Tm2 = Tm.cosα = 33,868 (KN)

1.3: Chọn mặt cắt ngang cột quay cần:• Chọn vật liệu làm cột quay cần là thép đóng tàu có ứng suất chảy giới hạn là:

σ ch = 235 (N/mm2)• Mật độ thép: ρ = 7,9 (gcm-3)• Chọn kích thước mặt cắt ngang của cột có kích thước như sau:

- Đường kính ngoài: Dn = 50 (cm)- Chiều dày: δ = 20 (mm)- Đường kính trong: Dt = 46 (cm)- Chiều cao cột cẩu: hqc = 3 (m)- Đường kính trung bình: Dtb = 48 (cm)

• Các đặc trưng hình học của mặt cắt như sau:- Diện tích mặt cắt: F = π. Dtb.δ = 301,59 (cm2)- Mô men chống uốn: Wx = 0,785Dtb

2 .δ = 3617,28 (cm3)- Mô men quán tính: Ix = 0,393.Dtb

3 .δ = 86925,312 (cm4)

1.4: Nội lực tác dụng lên cột quay cần:Ta chọn tính khoảng cách từ tâm ròng rọc dây nâng cần ra mạn đến cột quay cần là e

= 300(mm) , (thông thường tính chọn trong khoảng e = (300÷ 400) mm.• Tính mô men uốn:

- Mô men uốn ở đỉnh cột: Ma = Tm1.e = 9,075.300 = 2722,5(KNmm)- Mô men uốn ở mặt boong: Mb = Tm2.hqc - Tm1.e = 98881,5(KNmm).

• Tính toán lực nén: - Tính lực nén ở đỉnh cột: Na = Tm1 = 9,075 (KN)- Tính lực nén ở mặt boong: Nb = Tm1 + Gb

Trong đó : Gb là trọng lượng cột quay cần: Gb = γ .V = (hqc.F).(ρ . g) =7,014252(KN)Với: F = 0,0302 (m2)

hqc = 3 (m)ρ = 7,9 (gcm-3) = 7,9 (T/m3 )g = 9,8(m/s2)

Vậy: Nb = Tm1 + Gb = 16,0893 (KN).

• Tính mô men xoắn: Mx = 0.

• Dùng phên mềm SAP2000 ta có:




TABLE: Element Forces - FramesFram

eStatio

nOutput

C CaseType P V2 V3 T M2 M3Frame

E ElemS

Text m Text Text KN KN KNKN-m

KN-m KN-m Text m

1 0 COMB1 Combination -19.2007443 -39.506 0 0 03057.28

2 1-Jan 0

1 1.5 COMB1 Combination -14.89337215 -39.506 0 0 03116.54

1 1-Jan 1.5

1 3 COMB1 Combination -10.586 -39.506 0 0 0 3175.8 1-Jan 3

TABLE: Element Joint Forces - FramesFram

e Joint OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3FrameEle

m

Text Text Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m Text

1 1 COMB1 Combination 39.506 0 19.2007443 0 -3057.282 0 1

1 2 COMB1 Combination -39.506 0 -10.586 0 3175.8 0 1




Lực cắt (KN) Mômen (KNm) Lực nén(KN)

1.5: Kiểm tra điều kiện bền theo công thức quy phạm: Theo điều kiện sức bền:

σ amax = √ (σu+σn )2+3 τ2 ≤ [ σ ]

Trong đó:

σ u = Mumax

W u = 0,026(KN/mm2) là ứng suất do mô men uốn gây ra.

Với: Mumax = 115342,2(KNmm); Wu = 4427,89 (cm3) =4427890 (mm3)

ứng suất do lực nén gây ra: σ n = NF

= 5,14.10-4 (KN/mm)

Với : N = 19,2 (KN) ; F = 372,875 (cm2) = 37287,5 (mm2)


W p

Với Mx = 0 (KNmm) . Wp = 0,2D3 (1- η4 ) = 8,6.106 (mm3 ): modun chống uốn.


Vậy: τ = M x

W p = 0 (KN/mm2) .

Từ các giá trị trên ta tính được:

σ amax = √ (σu+σn )2+3 τ2 ≤ [ σ ] = 2,73.10-2 (KN/mm2)


So sánh điều kiện : σ amax ≤ [ σ ] .Vậy cột thỏa mãn về điều kiện sức bền.

II.Cột quay cần hầm:2.1: Lựa chọn loại cột quay cần:Ta lựa chọn cột quay cần có kết cấu đơn giản và có tiết diện không thay đổi.




2.2: Các ngoại lực tác dụng lên cột quay cần:Việc tính toán và xác định ngoại lực tác

dụng lên cột quay cần ra phía mạn, ta chỉ tính cho trường hợp ứng với góc nghiêng cần nhỏ nhất, vì lúc này lực căng trong palang nâng cần sẽ đạt giá trị lớn nhât.

Theo tính toán ở phần xác định ứng lực ta tính được sức căng Tm trong palang nâng cần như sau:

Th = 44,849 (KN).Từ hình vẽ và quan hệ hình học ta xác định được các thành phần lực căng như sau:

Th1 = Th. sinα =11,61 (KN)Th2 = Th.cosα = 43,32 (KN)

2.3: Chọn mặt cắt ngang cột quay cần:• Chọn vật liệu làm cột quay cần là thép

đóng tàu có ứng suất chảy giới hạn là: σch = 235 (N/mm2)

• Mật độ thép: ρ = 7,9 (gcm-3)• Chọn kích thước mặt cắt ngang của cột có

kích thước như sau: - Đường kính ngoài: Dn = 50

(cm)- Chiều dày: δ = 20 (mm)- Đường kính trong: Dt = 46 (cm)- Chiều cao cột cẩu: hqc = 3 (m)- Đường kính trung bình: Dtb = 48 (cm)

• Các đặc trưng hình học của mặt cắt như sau:- Diện tích mặt cắt: F = π. Dtb.δ = 301,59 (cm2)- Mô men chống uốn: Wx = 0,785Dtb

2 .δ = 3617,28 (cm3)- Mô men quán tính: Ix = 0,393.Dtb

3 .δ = 86925,312 (cm4)2.4: Nội lực tác dụng lên cột quay cần:Ta chọn tính khoảng cách từ tâm ròng rọc dây nâng cần ra mạn đến cột quay cần là e = 300(mm) , (thông thường tính chọn trong khoảng e = (300÷ 400) mm.

• Tính mô men uốn:- Mô men uốn ở đỉnh cột: Ma = Tm1.e = 9,075.300 = 2722,5(KNmm)- Mô men uốn ở mặt boong: Mb = Tm2.hqc - Tm1.e = 98881,5(KNmm).

• Tính toán lực nén: - Tính lực nén ở đỉnh cột: Na = Tm1 = 9,075 (KN)- Tính lực nén ở mặt boong: Nb = Tm1 + Gb

Trong đó : Gb là trọng lượng cột quay cần: Gb = γ .V = (hqc.F).(ρ . g) =7,014252(KN)Với: F = 0,0302 (m2)

hqc = 3 (m)




ρ = 7,9 (gcm-3) = 7,9 (T/m3 )g = 9,8(m/s2)

Vậy: Nb = Tm1 + Gb = 16,0893 (KN).

Tính mô men xoắn: Mx = 0.

• Dùng phên mềm SAP2000 ta có:

TABLE: Element Forces - Frames

Frame Station OC CaseType P V2 V3 T M2 M3 FrameE ElemS

Text m Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m Text m

1 0 COMB1 Combination -19.2047443 -39.51 -3177 0 -9531 -118.53 1-Jan 0

1 1.5 COMB1 Combination -14.8973722 -39.51 -3177 0 -4765.5 -59.265 1-Jan 1.5

1 3 COMB1 Combination -10.59 -39.51 -3177 0 3.64E-12 1.42E-14 1-Jan 3

TABLE: Element Joint Forces - Frames

FrameJoin

t OutputCase CaseType F1 F2 F3 M1 M2 M3 FrameE

Text Text Text Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m Text

1 1 COMB1 Combination 39.51 3177 19.2047443 -9531 118.53 0 1

1 2 COMB1 Combination -39.51 -3177 -10.59 0 0 0 1




Lực cắt (KN) Mômen (KNm) Lực nén(KN)

2.5: Kiểm tra điều kiện bền theo công thức quy phạm:

Theo điều kiện sức bền:

σ amax = √ (σu+σn )2+3 τ2 ≤ [ σ ]

Trong đó:

σ u = Mumax

W u = 0,02678(KN/mm2) là ứng suất do mô men uốn gây ra.

Với: Mumax = 121710(KNmm); Wu = 4427,89 (cm3) =4427890 (mm3)




ứng suất do lực nén gây ra: σ n = NF

= 5,15.10-4 (KN/mm)

Với : N = 17,55 (KN) ; F = 372,875 (cm2) = 37287,5 (mm2)


W p

Với Mx = 0 (KNmm) .Wp = 0,2D3 (1- η4 ) = 8,6.106 (mm3 ): modun chống uốn.


Vậy: τ = M x

W p = 0 (KN/mm2) .

Từ các giá trị trên ta tính được:

σ amax = √ (σu+σn )2+3 τ2 ≤ [ σ ] = 0,0273 (KN/mm2)


So sánh điều kiện : σ amax ≤ [ σ ] .

Vậy cột thỏa mãn về điều kiện sức bền.

PHẦN VII: TÍNH CHỌN CÁC CHI TIẾT CỦA CẨU DERRICK:

I. Chạc đuôi cần: Theo tính toán ở phần chọn cần ta có lực nén N= 110,076 (KN) = 110,076(T)

Theo bảng 5.27 tra kích thước chạc đuôi cần (Sách sổ tay thiết bị tàu thủy- trang 238- PGS.TS.Trần Công Nghi) ta có các thông số như sau:

Lực nén cần( KN)

a d C R S S1 S2

(mm)200 260 325 90 72 42 12 30

Khi lực nén cần từ (9 ÷ 90)T ta có hình vẽ minh họa như sau:







II. Mã treo hàng đầu cần: Dựa vào lực nén cần N= 131,56 (KN) = 13,41(T)

Theo bảng 5.28 tra kích thước của mã treo hàng đầu cần (Sách sổ tay thiết bị tàu thủy- trang 239- PGS.TS.Trần Công Nghi) ta có các thông số như sau:

Lực nén cần(KN)

A d B b b1 d1 R R1 r l s(mm)

200 500 325 262 132 65 75 65 90 30 155 60

Hình vẽ:




III. Mã quay cần: Kích thước của mã quay cần phụ thuộc vào tải trọng cho phép tác dụng vào mã quay

cần, Theo tính toán thì sức căng lớn nhất tác dụng vào hai palang nâng cần : T = 45(KN).

Theo tiêu chuẩn ΓOCT -8834-58 ,dựa vào bảng 5.31- trang 242- sách sổ tay thiết bị tàu thủy- PGS.TS. Trần Công Nghị ta có các thông số chính như sau:

Ta chọn tải cho phép của mã là: T = 60 (KN), ta có các thông số chính sau:Tải cho phép của mã(KN)

e B b b1 R2 r1 c S1

(mm)60 45 176 88 44 58 20 100 38

Hình vẽ:

6. mã quay cần.




IV. Cụm mã quay bắt dây nâng cần:

Chọn kích thước cụm mã quay bắt dây nâng cần phụ thuộc vào tải trọng tác dụng vào mã, ta thấy tải trọng tác dụng vào mã lớn nhất khi cần hoạt động ở góc nghiêng nhỏ nhất, khi đó Rt = 78,34 (KN).

Dựa vào bảng 5.34 tra kích thước cụm mã dây nâng cần (ΓOCT -8834-58), trang 245 sách sổ tay thiết bị tàu thủy- PGS.TS. Trần Công Nghị . Ta có các thông số như sau:

Tải cho phép(KN)

D D1 H ho h1 h2 A A1 A2 b s R B(mm)

100 68 105 315 170 50 90 95 125 - 44 12 58 135Hình vẽ:

1. Tầm má2. Chôt3. Vòng chắn dầu4. Mã ngang5. Tấm hãm6. Bu lông đậy lỗ

bôi trơn7. Gối trên8. Mã quay9. Gối dưới10. Vòng đệm11. Chốt chẻ




V. Gối đỡ cần nhẹ:

Kích thước cần nhẹ được lựa chọn phụ thuộc vào lực nén cần N = 131,56 (KN).Theo bảng 5.35 tra thông số của cụm gối đỡ cần nhẹ (ΓOCT -883458), trang 246 sách sổ tay thiết bị tàu thủy- PGS.TS. Trần Công Nghị, ta có bảng thông số như sau:

Lực nén cần(KN)

D D1 D3 D4 d1 ho h1 h2 h3 B B1 A S S1 H H1 d2 h4 l r(mm)

150 125

195

190

165

60 120

80 120

100

55 260

175

15 34 446

360

20 165

95 58

hình vẽ :

1. Tầm mã 2. Mã ngang 3. Vòng hãm4. Trụ đỡ5. Chạc đuội cần6. Vòng chắn mỡ 7. Gối đỡ trên8. Mã quay bắt ròng rọc dẫn hướng9. Chạc của ròng rọc dẫn hướng10. Gối dỡ dưới11. Vít tháo nước12. Đai ốc hãm13. Chốt chẻ14. Chốt đuôi cần15. Chốt




VI. Cụm móc cẩu:

Để lựa chọn kích thước của móc cẩu ta dựa vào tải trọng tác dụng vào móc cẩu, hay sức nâng hàng của cần Q =5T Theo bảng 5.40 đối trọng xích ,trang 251 sách sổ tay thiết bị tàu thủy- PGS.TS. Trần Công Nghị, ta có bảng thông số như sau:

Tải cho phép( KN) Cỡ xích d Số mắt xích L(mm) (mm)

100 37 10 970Dựa vào bảng 5.41 kích thước móc cẩu đơn ,trang 252 sách sổ tay thiết bị tàu thủy- PGS.TS. Trần Công Nghị, ta có bảng thông số như sau:

Tải cho phép(KN)

Kích thước (mm) Khối lượng (Kg)C d d1 H ho h1 h2 h3 R S S1 S2 S3

100 270 140 55 541 150 126 70 126 60 60 90 30 90 10,5

Hình vẽ:




VII. Cụm ròng rọc:

Cụm ròng rọc phải quay được mọi hướng trong không gian theo hướng dây, do đó cụm ròng rọc được treo vào tháp bằng mani, mã quay và bản thân cụm ròng rọc phải có mặt xoay.Theo bảng 5.47 tra thông số cụm cụm ròng rọc kiểu I (ΓOCT -8341-57), trang 256 sách sổ tay thiết bị tàu thủy- PGS.TS. Trần Công Nghị, ta chọn cụm ròng rọc với các thông số như sau




Ròng rọc cho palăng nâng hàng:Với tải trọng cho phép: Q = 50000(KN), ta chọn Q = 60(KN)

Tải cho phép(KN

)

Đường kính cáp

lớn nhất(mm

)

Kích thước (mm)

B b b1 b2 b4 D D1 d d1 d2 d3 d4 H

60 22 365

90

48

40

80

280

325

44

1M33

12

26

1M38

569

Tải cho phép(KN)


lớn nhất(mm)

Kích thước (mm)H1 H1 h1 h2 h3 h4 h5 h7 r S S1 S2 S3

60 22 589

650 205

270 34 105 72 40 12 4 10 38 18

Ròng rọc cho palăng nâng cần:Với tải trọng cho phép, theo lực căng dây T= 56,9354(KN), ta tính chọn T = 100(KN).

Tải cho phép(KN)

Đường kính cáp lớn nhất(mm)

Kích thước (mm)

B b b1 b2 b4 D D1 d d1 d2 d3 d4 H

60 22 365

90

48

40

80

280

325

44

1M33

12

26

1M38

569

Tải cho phép(KN)

Đường kính cáp lớn nhất(mm)


60 22 589

650 205

270 34 105 72 40 12 4 10 38 18




Ròng rọc tại đầu cột quay cần:Với tải trọng cho phép, theo lực căng dây điều chỉnh T1 = 29,348(KN), ta tính chọn T1 = 60(KN).

Tải cho phép(KN

)


lớn nhất(mm

)

Kích thước (mm)

B b b1 b2 b4 D D1 d d1 d2 d3 d4 H

30 15,5 268

60

36

30

64

200

323

30

1M24

34

20

1M30

422

Tải cho phép(KN)


lớn nhất(mm)


30 15.5 436

478 148

198 24 82 56 30 8,5 3 8 28 14

Hình vẽ cụm ròng rọc kiểu I:

1. Tấm má2. Chạc mắt xoay3. Vòng treo tròn4. Chạc treo5. Vòng treo dài6. Vòng đệm của

mắt xoay7. Ròng rọc8. Bạc lót9. Trục ròng rọc10. Chốt của chạc

treo11. Đai ốc tròn12. Vành chắn cáp13. Tấm hãm trục14. Vòng đệm hãm15. Ống đệm16. Bu lông




17. Bu lông18. Vít19. Đinh tán20. Đinh tán21. Đai ốc22. Chốt hãm23. Chốt chẻ24. Chốt chẻ25. Đai ốc26. Vòng bít

VIII. CÁC TỜI CỦA DERRICK:

- Các bộ tời của derrick làm nhiệm vụ nâng hạ hàng, nâng hạ cần, quay cần ngoài ra cong dùng kéo nắp hầm hàng, kéo dây chằng buộc …

- Năng suất của tời ( số chu kỳ làm việc trong 1 giờ) không nhỏ hơn trị số cho trong bảng (5.52 sách sổ tay thiết bị tàu – Trần Công Nghị)

Lực kéo danh nghĩa Lực kéo quy ước Năng suất tời không nhỏ hơnKN(T) KN(T) Nhóm tốc độ 456(5,6) 50(5,0) 50

o Tời phải nâng hạ , giữ được hàng có trọng lượng bằng 1,25 lực kéo danh

nghĩa.o Tời được chế tạo theo kiểu tời trái hoặc tời phải. Tời phải là tời có hộp giảm

tốc nằm ở bên phải tang khi nhìn từ phía đọng cơ hoặc tay điều khiển tời. Tang của tời phải khi cốn cáp vào phải quay theo chiều kim đồng hồ, ngược lại với tang trái.




o Tời thuộc nhóm tốc độ 4 là tời có thể có bộ xếp cáp hoặc không, khi không có

bộ xếp cáp số lớp cáp trên tang không được quá 3 lớp.o Tời phải có phanh tự đọng, thường đóng. Phanh phải hãm tời khi điều khiển ,

lực phanh tính toán khoonh nhỏ hơn 1,5 lần lực kéo danh nghĩa.o Khi tời chịu lực kéo danh nghĩa ứng suất tính toán trong các chi tiết không lớn

hơn 0,4 lần ứng suất chảy và 0,28 lần ứng suất bền của vật liệu.o Tời và các chi tiết liên kết nó với bệ tời phải chịu được lực xuất hiện khi động

cơ bị quá tải dừng không quay được , hoặc lực lớn nhất mà các thiết bị bảo vệ cho phép . ứng suất cho phép khi đó bằng 0,95 lần ứng suất chảy của vật liệu.

Theo bảng thông số kỹ thuật (bảng 5.56 – trang 264- sách sổ tay thiết bị tàu – PGS.TS. Trần Công Nghị) tời nâng hàng Liên Xô ta có:

Sức nâng (KN)

Tốc độ

nâng hàng (m/s)

Tốc độ

nâng móc

Hệ số mở

máy(%)

Năng suất (chu kỳ/ giờ)

Số lần mở máy trong 1 giờ

Động cơ Phanh Kiểu tay

khống chế

Ký

hiệu

Côn

g su

ất(k

w)

Số

vàng

qua

y(v/

ph)

Hệ

số m

ở m

áy(%

)

Ký

hiệu

Mô

men

t ph

anh(

dnN

.M)

80 0,4 60 15 150 MAΠ

612-4/8/24

4,4 200 Thủy lực

Từ

GVHD: KS.Nguyễn Văn Công

15

44 SVTH: Nguy n Quang Khánhễ Lớp VT11


XIV. CÁP THÉP:



Documents

đồ án