Đồ án thiết kế cần cẩu derrick
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.58 MB, 46 trang )
1
SVTH: H ng _ Lp VT08B
NỘI DUNG THIẾT KẾ CẦN CẨU DERRICK :
A.ĐỀ TÀI:
PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG:
I.1 Lựa chọn và bố trí cẩu
I.2: Một số ưu và nhược điểm của Derrick đơn loại nhẹ
I.3: Lựa chọn sức nâng mã hàng của cần cẩu
PHẦN II: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỦA CẨU:
II.1: Các thông số yêu cầu
II.2: Xác định chiều dài cần
II.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 cần
III.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 cần
II. Ngoại lực tác dụng lên cần
III. Xác định nội lực tác dụng lên cần
IV. Kiểm tra cần theo điều kiện ổn định
V. Kiểm tra độ bền theo tải trọng tổng hợp
VI. 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 cẩu
2. Ngoại lực tác dụng lên tháp cẩu
3. Các ngoại lực lên tháp cẩu
4. Chọn sơ bộ kích thước mặt cắt tháp cẩu
2
SVTH: H ng _ Lp VT08B
II.TÍNH ĐỘ BỀN CỘT CẨU
1.Kiểm tra lại theo điều kiện bền
2.Kiểm tra lại điều kiện cứng
3. Nội lực tác dụng lên cột cẩu
3.1Mô men uốn
3.2Lực nén
3.3 Mô men xoắn
4. Kiểm tra điều kiện bền cột theo Phần Mềm Sap2000
4.1. Mô men uốn và lực nén ở đầu cột
4.2 . 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 cần
1.2: Các ngoại lực tác dụng lên cột quay cần
1.3: Chọn mặt cắt ngang cột quay cần
1.4: Nội lực tác dụng lên cột quay cần
1.5: Kiểm tra điều kiện bền theo công thức quy phạm
II.Cột quay cần hầm
2.1: Lựa chọn loại cột quay cần
2.2: Các ngoại lực tác dụng lên cột quay cần
2.3: Chọn mặt cắt ngang cột quay cần
2.4: Nội lực tác dụng lên cột quay cần
2.5: 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 cần
III.Mã quay cần
IV.Cụm mã quay bắt dây nâng cần
V.Gối đỡ cần nhẹ
VI.Cụm móc cẩu
VII.Cụm ròng rọc
B. BẢN VẼ: (KHỔ GIẤY A
O
)
3
SVTH: H ng _ Lp VT08B
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
4
SVTH: H ng _ Lp VT08B
A. ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ THIẾT BỊ LÀM HÀNG TÀU VẬN TẢI HÀNG KHÔ ĐI BIỂN
: L = 96,26 (m)
: B = 15,53 (m)
: D = 8,63 (m)
: d = 6,39(m)
: Cb = 0,7
V : V = 12,5 (HL/H)
: EHP = 3500 (HP)
:
: 19,5 (m)
: 9,6 (m)
:
PHẦN I: GiỚI THIỆU CHUNG
I.1: Lựa chọn và bố trí cẩu:
quy
sau:
.
.
.
y
trung bình
5
SVTH: H ng _ Lp VT08B
I.2: Một số ưu và nhược điểm của Derrick đơn loại nhẹ:
.
.
làm
12
3
4
5.
6
7
8
9.puly treo
10
hàng; 11
trung gian; 12.mã
treo hàng; 13.dây
14
15.dây hàng
16
17.nhánh dây hàng
vào; 18
19
2021
I.3: Lựa chọn sức nâng mã hàng của cần cẩu:
6
SVTH: H ng _ Lp VT08B
vào :
P
h
= 2,5T 7T ).
3
(1m
3
= 0,8T).
P = 5,6T.
PHẦN II: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỦA CẨU:
hàng,
II.1: Các thông số yêu cầu:
II.1.1: Góc nghiêng cần nhỏ nhất:
min
=15
0
.
II.1.2: Góc nâng cần lớn nhất:
max =
.
II.1.3: Góc nâng cần khi làm việc:
θ =
.
II.1.4: Góc quay cần khi làm việc:
α =
.
II.1.5: Khoảng cách từ cột cẩu đến miệng hầm hàng:
:
a = 3,9
II.1.6: Chiều cao chân cần:
h
C
= 3 (m)
.
II.1.7: Tầm với ngoài mạn:
hông
II.1.8: Vị trí giới hạn đầu cần:
hàng lk.
1
h1 = (5 6) m
7
SVTH: H ng _ Lp VT08B
h
1
=3 + l
0
- 1 = 5,
1
= 6(m).
II.2: Xác định chiều dài cần:
:
=
: l
02
=
:
=max
-
min
= 15
0
.
- 9 (m).
- 60
0
60
0
.
- : l
k
= 15,6(m).
- 53(m).
-
- l
01
= 14,8(m)
- l
02
= 14,06(m)
l
0
= max
= 14,8(m).
0
= 15(m)
8 ÷ 1
= 0,12(m).
Hình vẽ minh họa
8
SVTH: H ng _ Lp VT08B
II.3: Tính sơ bộ trọng lượng cần:
0
= 15
10÷trang 235 sách sổ tay thiết
bi tàu thủy – Trần Công Nghị ) .
Q = 850 (kg).
9
SVTH: H ng _ Lp VT08B
PHẦN III: XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN ỨNG LỰC:
móc P.
(tính c:
Q
0
= Q + 0.5G
c
hàng; G
c
0
S
1
= Q.k
1
N.
S
2
= S
1
.k b
R
c
1
và S
2
.
1
, T
1
=
i
t
T
1
1
lên
n
10
SVTH: H ng _ Lp VT08B
N =
. Q
0
+ S
1
T = Q
0
.
III.1: Xác định ứng lực tại các góc nghiêng cần:
Góc
nghiêng
15
0
40
0
60
0
Q
0
59.105
59.105
59.105
KN
N
131.56
131.56
131.56
KN
T
81.803
57.836
37.264
KN
T
1
42.168
29.812
19.208
KN
S
1
57.683
57.683
57.683
KN
S
2
60.567
60.567
60.567
KN
R
t
108.8192
70.1828
39.6256
KN
R
c
83.6404
83.6412
83.6404
KN
89.3624
101.8472
108.784
KN
5,6 (T)
G
c
c
= 850 (kg)
Q
0
=Q + 0,5 G
c
=6,025T = 59,105( KN).
k = 1,05.
97.
III.2: Xác định sức căng trong
hai palang nâng hàng ra ngoài mạn
và trong hầm hàng:
S
cn phía mn T
m
, phía hm hàng T
h
và
lc nén cn N (áp dng cho góc
nghiêng cn nh nht 15
0
) tính
11
SVTH: H ng _ Lp VT08B
N = Q
0
.
+ S
1
+0,95.Q
0
.A
T
m
=
T
h
=
Tr A =
B =
D =
Q
0
= 59,105 ( KN) ;
=1,25
a là khong cách gia hai ct quay cn chn a=10 (m) ;Ta chn là góc nghiêng cn v trí
ln nht = 60
0
và = 0
0
.
hình(5.30).
15
0
40
0
60
0
A
A =
1,384
0,977
0,630
B
=60
0
B=
5626,554
5626,442
5626,289
=0
0
B
5626
5626
5626
D
=60
0
D=
5625,446
5625,558
5625,711
=0
0
D=
5626
5626
5626
12
SVTH: H ng _ Lp VT08B
T
m
=60
0
T
m
=
40,896
28,87
18,617
KN
=0
0
T
m
=
40,9
28,872
18,618
KN
T
h
=60
0
T
h
=
40,904
28,875
19,237
KN
=0
0
T
h
=
40,9
28,872
18,618
KN
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:
= 235(N/mm
2
)
131,56 (theo sách “sổ tay thiết bị
tàu – tập 2 – PGS.TS.Trần Công Nghị)
L =15
(m)
S = 8
(mm)
L
1
=15,1
(m)
S
1
= 7
(mm)
l
1
= 5
(m)
S
2
= 7
(mm)
l
2
= 5,05
(m)
S
3
= 8
(mm)
D = 351
(mm)
Q = 850
(Kg)
d = 180
(mm)
Q = 8,3385
(KN)
Hình vẽ minh họa:
0
13
SVTH: H ng _ Lp VT08B
II. Ngoại lực tác dụng lên cần:
q =
= 0,5559 ( KN/m)
e :
- N = 131,56 (KN)
-
o
.
1,17 (mm)
M = N.e = 0,154( KN)
o
.
58,95 (mm)
M = N.e = 7,755( KN)
III. Xác định nội lực tác dụng lên cần:
14
SVTH: H ng _ Lp VT08B
o
.
15
SVTH: H ng _ Lp VT08B
o
.
x(max)
= 15,63(KN.m) = 15630 (KN.mm)
Ta có: =
+
W
x
W
x
= 0,785.D
2
.S = 0,785.351
2
.8 = 773702,28(mm
2
)
A là din tích mt ct: A = .D.S = 3,14.351.8 = 8817,12( mm
2
)
Vy : =
+
= 0,035 (KN/mm
2
)
IV. Kiểm tra cần theo điều kiện ổn định:
Chn vt liu làm c
y
= 235 ( N/mm
2
) = 0,235 (KN/mm
2
)
16
SVTH: H ng _ Lp VT08B
Theo bảng 3.2 trang 17 Quy phạm thiết bị nâng hàng tàu biển TCVN 6272:
ng sut cho phép :
a
= 0,34.
y
= 0,0799 (KN/mm
2
)
y
bn nh: Theo mc 3.4.3 trang 18 Quy phạm thiết bị nâng hàng tàu biển TCVN
6272i vi các kt cu chu nén, giá tr c tính theo công tht
quá ng sut cho phép
a
bảng 3.2 :
= 1,15.
c
c
là h s tính theo công thc trong bng v mnh
c
=
= 131,56 /8817,12 = 0,015 (KN/mm
2
)
= l
e
.
I = 0,393.D
3
.S = 0,393.351
3
.8 = 135957724,3 mm
4
= 1,36.10
-4
(m
4
)
l
e
trang 19 sách Quy phạm thiết bị nâng hàng tàu biển TCVN 6272,
nên: K = 1.
Vy: l
e
= l.k = 15 = l
e
.
= 15.
= 120,78
mnh gii hn:
o
=
= 129,55
Tr: E = 2.10
4
( KN/cm
2
) = 2.10
5
(N/mm
2
)
So sánh ta thy :
o
> vy
=
= 2,51
Suy ra: = 1,15.
c
= 1,15. 2,51.0,015.1000 = 43,3 (N/mm
2
)
17
SVTH: H ng _ Lp VT08B
= 43,3 <
a
= 79,9 (N/mm
2
)
V. Kiểm tra độ bền theo tải trọng tổng hợp:
trang 17 sách Quy phạm thiết bị nâng hàng
tàu biển TCVN 6272) :
a
=
=
= 0,0202(KN/mm
2
)
= 0,015 (KN/mm
2
)
ng sut ct do xon kt cu: = 0
a
a
= 0,5.
y
= 0,1175 (KN/mm
2
)
=0,0352
a
= 0,1175 (KN/mm
2
)
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) :
+
1
ca
là ng sut nén cho phép:
ca
=
= 0,07 (KN/mm
2
)
+
=
+
= 0,467 1
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:
18
SVTH: H ng _ Lp VT08B
2. Ngoại lực tác dụng lên tháp cẩu:
1
S
t
1
a
, Q
c
, Q
t
a
,T
c
,T
t
au:
T
a
= T
c
= (N S
1
).cos.
Q
a
= T.sin + T
1.
Q
c
= (N S
1
)sin.
T
t
Q
t
0,707 .S
t
.
T
t
và Q
t
có th nh qua góc ph thuc vào v
trí ti, y g = 45
o
.
Ngoại lực tác dụng lên cột đỡ cần nhẹ khi góc
nghiêng nhỏ nhất = 15
o
.
Lc nén dc cn N tác dng vào g cn khi góc = 15
o
: N = 131,56 (KN).
:T = 81,803 (KN)
1
1
= 57,683 (KN)
1
1
= 42,168 (KN)
t
t
= S
2
= k.S
1
= 60,567 (KN)
19
SVTH: H ng _ Lp VT08B
T
a
= T
c
= (N S
1
).cos = 71,359 (KN).
Q
c
= (N S
1
)sin = 19,12 (KN).
T
t
Q
t
0,707 .S
t
= 42,82 (KN).
Theo quan h hình h c góc nghiêng
palang nâng cn 30
o
.
Q
a
= T.sin + T
1
= 83,0695 (KN).
3. Các ngoại lực lên tháp cẩu:
T
a
= 71,359 (KN)
Tt = 42,82 (KN).
Tc = 71,359 (KN)
Tt = 28,539 (KN).
4. Chọn sơ bộ kích thước mặt cắt tháp cẩu:
= 235 (N/ mm
2
).
M = 7,9 (gcm
-3
).
- Chiu dày mt ct tháp cu: > 15mm
h
L
o
c
T T
A
B
C
a a
T
c
T
t
h
h
20
SVTH: H ng _ Lp VT08B
-
n
D
n
100.S 1500(mm)
- ng D
n
= (50 80 ).
- Chiu dày mt ct tháp cu: = 20(mm)
-
n
= 1200(mm) = 1,2 (m)
- ng kính trong ca tháp cu: D
t
= D
n
2. = 1160 (mm)
-
tb
= (D
n
+ D
t
)/2 = 1180 (mm)
- ch mt ct : A = . D
tb
.= 741,04 (cm
2
)
- Moment quán tính : I
x
= 0,93.
. = 3,056.10
6
(cm
4
)
-
x
= 0,785.
. = 2,186.10
4
(cm
3
)
- Bán kính quán tính: r
x
= 0,353. D
tb
= 41,654 (cm)
II. TÍNH ĐỘ BỀN CỘT CẨU:
1.Kiểm tra lại theo điều kiện bền:
W
c
0,785.
.
(cm
3
)
-
l
- Q= 5,6(T) = 54,936 (KN)
- : l = 15 (m)
x
0,785.
.
= 8,24.10
5
(cm
3
)
2.Kiểm tra lại điều kiện cứng:
I
x
0,393.
. 24.
.
(cm
4
).
Trong
21
SVTH: H ng _ Lp VT08B
-
L= 15(m).
-h
h = 12(m).
I
x
0,393.
. 24.
.
= 2060,1 (cm
4
).
3. Nội lực tác dụng lên cột cẩu:
3.1:Mô men uốn:
M
a
= Q
a
.e
1
(KNm)
Q
a
= 83,0695 (KN)
e
1
OCT 8834-58),
sổ
tay thiết bị tàu – PGS.TS Trần Công Nghị”.
t
)
max
= 108,82 (KN)
Theo bảng 5.34,sách sổ tay thiết bị tàu thủy- PGS.TS. Trần Công Nghị ta có
:
cho
phép(KN)
D
D
1
H
h
o
h
1
h
2
A
A
1
A
2
b
s
R
B
125
72
112
330
185
50
90
100
132
-
46
14
62
146
22
SVTH: H ng _ Lp VT08B
e
1
=(D
n
/2 + A + A
1
) 100 + 132) 27,3 = 827,7(mm).
M
a
= Q
a
.e
1
= 83,0695.0,8277 = 68,76 (KNm).
Mô men
M
c
= T
a
.h + Q
a
.e
2
(KNm)
a
= 71,359 (KN)
h = 12(m)
e
2
max
) = 131,56 - trang PGS.TS
Trần Công Nghị)
nén
D
D
1
l
D
3
D
4
d
1
h
o
h
1
h
2
h
3
B
B
1
A
S
S
1
H
H
1
d
2
150
125
195
95
190
165
60
120
80
120
100
55
260
175
15
34
446
360
20
23
SVTH: H ng _ Lp VT08B
e
2
= (D
n
/2 + A + D
1
/2 +l) l = (1200/2 +175+195/2+ 95) 61,2 = 878 (mm)
M
c
= T
a
.h + Q
a
.e
2
= 929,24(KNm).
M
b
=T
a
.L+(T
t
T
c
).h
c
+(Q
a
+Q
t
).e
2
T
a
= 71,359 (KN)
Tt = 42,82 (KN)
Tc = 71,359 (KN)
h
c
= 3 (m)
Q
a
= 83,0695 (KN)
Q
t
= 42,82 (KN)
L = 15 (m)
e
2
= 878(mm)
b
=T
a
.L+(T
t
T
c
).h
c
+(Q
a
+Q
t
).e
2
= 1095,3 (KNm).
24
SVTH: H ng _ Lp VT08B
3.2: Lực nén:
N
a
= Q
a
= 83,0695 (KN)
N
c
= Q
a
+ G
c
= 151,895(KN)
c
G
c
= V.
V = h.A = 12.741,04.10
-4
= 0,889 (m
3)
là trng riêng ct cu : = .g = 7,9.9,8 = 77,42 (T/m
2
s
2
)
( = 7,9 gcm
-3
= 7,9T/m
3
; g = 9,8 m/s
2
)
Vy: G
c
= V. = 0,889. 77,42 = 68,826 (KN).
N
b
= Q
a
+ Q
c
+ Q
t
+ G
b
= 231,1 (KN).
b
G
b
= V.
V = L.A = 15. 741,04.10
-4
= 1,112(m
3
là trng riêng ct cu : = .g = 7,9.9,8 = 77,42 (T/m
2
s
2
)
( = 7,9 gcm
-3
= 7,9T/m
3
; g = 9,8 m/s
2
)
Vy : G
b
= V. = 1,112. 77,42 = 86,091 (KN)
3.3: Mô men xoắn:
M
x
= T
a
. e
1
= 59,064 (KN.m)
a
= 71,359 (KN)
e
1
= 827,7(mm)
4. Kiểm tra điều kiện bền cột theo Phần Mềm Sap2000:
4.1: Mô men uốn và lực nén ở đầu cột:
a
= 83,0695 (KN)
T
a
= 71,359 (KN)
M
a
= 68,76 (KNm).
25
SVTH: H ng _ Lp VT08B
sau:
TABLE: Element Joint Forces - Frames
Frame
Joint
OC
CaseType
F1
F2
F3
M1
M2
M3
FE
Text
Text
Text
Text
KN
KN
KN
KN-m
KN-m
KN-m
Text
1
1
COMB1
Combination
504.222046
0
371.381
0
55.069115
0
1
1
2
COMB1
Combination
-504.22205
0
-357.11
0
1205.486
0
1
2
2
COMB1
Combination
-42.82
0
357.113
0
-1205.486
0
2
2
3
COMB1
Combination
42.82
0
-339.99
0
1077.026
0
2
3
3
COMB1
Combination
-71.359
0
278.053
0
-1039.43
0
3
3
4
COMB1
Combination
71.359
0
-209.57
0
183.122
0
3
4.2: Mô men uốn và lực nén ở gối đỡ cần:
c
= 19,12 (KN).
T
t
=
42,82 (KN).
Tc = 71,359 (KN)
M
c
= 929,24 (KNm); M
2
= Q
t
.e
2
= 37,596(KN)
Q
t
=
42,82 (KN).
TABLE: Element Forces - Frames
Frame
Station
Output
CaseT
P
V2
V3
T
M2
M3
FraE
ES
Text
m
Text
Text
KN
KN
KN
KN-m
KN-
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
3
6
COMB1
Combination
-243.8113416
71.359
0
0
0
611.276
1-Mar
6
3
12
COMB1
Combination
-209.57
71.359
0
0
0
183.122
1-Mar
12
