Quy trình chế tạo - Lắp ráp - vận hành và bảo dưỡng cổng trục tại Cảng IDC Phước Long sức nâng 45T

Chöông 3: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ KEÁT CAÁU THEÙP CAÀU TRUÏC. 3.1. Giôùi thieäu veà keát caáu theùp vaø caùc thoâng soá cuûa caàu truïc hai daàm. 3.1.1. Giôùi thieäu veà keát caáu theùp. Keát caáu theùp cuûa caàu truïc goàm hai daàm chính vaø hai daàm ñaàu, tieát dieän ngang cuûa chuùng coù daïng hình hoäp. Daàm ñaàu vaø daàm chính ñöôïc lieân keát cöùng vôùi nhau taïo thaønh moät khung cöùng trong maët phaúng ngang. Treân daàm ñaàu coù laép baùnh xe ñeå di chuyeån caàu truïc coøn treân daàm chính coù gaén ray ñeå xe con di chuyeån. Ñeå taêng ñoä oån ñònh cho daàm ôû beân trong daàm ngöôøi ta coù boá trí caùc vaùch ngaên. 3.1.2. Caùc thoâng soá ban ñaàu. Söùc naâng : Q=42,5T. Khaåu ñoä : Lk=15m. Chieàu cao naâng : Hmax=14,65m. Vaän toác di chuyeån caàu truc : Vdc=35m/ph. Vaän toác di chuyeån xe con : Vxc=4,2m/ph. Vaän toác naâng : Vn=16m/ph. Cô sôû cuûa xe con : Axc= 4,58m. Cheá ñoä laøm vieäc trung bìnhï. 3.2. Choïn vaät lieäu cheá taïo. Vaät lieäu cheá taïo raát quan troïng, noù aûnh höôûng nhieàu ñeán tính kính teá vaø kyõ thuaät cuûa caàu truïc. Vôùi caùc loaïi theùp cöôøng ñoä cao thì giaù thaønh lôùn vieäc cheá taïo coù phaàn phöùc taïp song keát caáu seõ goïn nheï, tính thaãm myõ cao. Ngöôïc laïi vôùi caùc loaïi theùp bình thöôøng thì giaù thaønh reõ, cheá taïo deã phuø hôïp vôùi ñieàu kieän coâng ngheä trong nöôùc nhöng keát caáu coàng keành, tính thaãm myõ keùm. Töø phaân tích treân ta choïn vaät lieäu cheá taïo laø theùp CT3 coù caùc ñaëc tröng veà cô tính nhö sau: Teân thoâng soá Kyù hieäu Trò soá Ñôn vò Moâ ñun ñaøn hoài (khi keùo) E 2,1.106 kG/cm2 Moâ ñun ñaøn hoài tröôït G 0,81.106 kG/cm2 Giôùi haïn chaûy 2800 kG/cm2 Giôùi haïn beàn 4200 kG/cm2 Ñoä giai va ñaäp ak 100 J/cm2 Ñoä giaûn daøi khi ñöùt 21 % Troïng löôïng rieâng 7,83 T/m3 3.3. Xaùc ñònh caùc thoâng soá cô baûn cuûa daàm chính vaø daàm ñaàu. 3.3.1. Xaùc ñònh caùc thoâng soá hình hoïc cuûa daàm chính. a. Xaùc ñònh caùc thoâng soá veà kích thöùôc bao cuûa daàm chính. Hình II.3.1 Daàm chính Chieàu cao daàm ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (tr218)[4]: Choïn H = 1200mm Chieàu cao daàm ôû tieát dieän phía daàm ñaàu ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (tr218)[4]: H1 = (0,4 ÷ 0,6)H = (0,4 ¸ 0,6).1200 = (480 ¸ 720)mm Choïn H1 = 500mm Chieàu daøi ñoaïn vaùt ñeå giaûm troïng löôïng cuûa daàm ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (tr218)[4]: Choïn C = 2000mm Hình II.3.2 Tieát dieän chính giöõa daàm. Khoaûng caùch giöõa hai taám thaønh ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (tr218)[4]: Töø hai ñieàu kieän treân ta choïn B0=400mm Chieàu roäng cuûa taám bieân treân vaø taám bieân döôùi ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc(tr211)[2]: Choïn B=450mm b. Xaùc ñònh caùc ñaëc tröng hình hoïc cuûa maët caét. Vì taám bieân treân coù ñaët ñöôøng ray chòu taûi neân chieàu daøy cuûa noù laáy lôùn hôn chieàu daøy taám bieân döôùi. Chieàu daøy taám bieân treân: Chieàu daøy taám bieân döôùi: Caùc ñaëc tröng hình hoïc cuûa tieát dieän giöõa daàm: Dieän tích tieát dieän cuûa moät taám thaønh. Ft = = 12.(1200-2.16) = 14016 mm2. Dieän tích tieát dieän cuûa moät taám bieân. Fb = = 16.450 = 7200 mm2 Dieän tích cuûa tieát dieän giöõa daàm chính. F = 2.(Fb+Ft) = 2.(14016+7200) = 42432mm2. Moâmen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x-x. Jx = Moâmen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc y-y. Jy = = Moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x-x. Wx = Moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc y-y. Wy = Moâmen tónh cuûa nöûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x-x. Sx = = Moâmen tónh cuûa nöûa tieát dieän ñoái vôùi truïc y-y Sy = = Caùc ñaëc tröng hình hoïc cuûa tieát dieän ñaàu daàm: Hình II.3.3 Tieát dieän ñaàu daàm. Dieän tích tieát dieän cuûa moät taám thaønh. Ft = = 12.(500-2.16) = 5616 mm2. Dieän tích tieát dieän cuûa moät taám bieân. Fb = = 16.450 =7200 mm2 Dieän tích cuûa tieát dieän giöõa daàm chính. F = 2.(Fb+Ft) = 2.(5616+7200) = 25632 mm2. Moâmen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x-x. Jx = = Moâmen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc y-y. Jy = = Moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x-x. Wx = Moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc y-y. Wy = Moâmen tónh cuûa nöûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x-x. Sx = = Moâmen tónh cuûa nöûa tieát dieän ñoái vôùi truïc y-y Sy = = 3.3.2. Xaùc ñònh caùc thoâng soá hình hoïc cuûa daàm ñaàu. a. Xaùc ñònh caùc thoâng soá veà kích thöùôc bao cuûa daàm ñaàu. Daàm ñaàu coù keát caáu hoäp gioàng nhö daàm chính, chieàu daøi cuûa daàm laø 3900mm, chieàu cao laø 500mm vaø cuõng ñöôïc cheá taïo töø caùc taám theùp gioáng nhö daàm chính, keát caáu daàm ñaàu nhö hình veõ: Hình II.3.4 Keát caáu daàm ñaàu. b. Xaùc ñònh caùc ñaëc tröng hình hoïc cuûa maët caét. Dieän tích tieát dieän cuûa moät taám thaønh. Ft=12.(500-2.16) = 5616 mm2. Dieän tích tieát dieän cuûa moät taám bieân. Fb = 16.440 = 7040 mm2 Dieän tích cuûa tieát dieän giöõa daàm chính. F = 2.(Fb+Ft) = 2.( 7040+5616) = 25332mm2. Hình II.3.5 Tieát dieän daàm ñaàu. Moâmen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x-x Jx = Moâmen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc y-y Jy = Moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x-x Wx = Moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc y-y Wy = Moâmen tónh cuûa nöûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x-x Sx = Moâmen tónh cuûa nöûa tieát dieän ñoái vôùi truïc y-y Sy = 3.4. Thaønh laäp baûng toå hôïp taûi troïng. 3.4.1. Caùc tröôøng hôïp taûi troïng. Khi caàu truïc laøm vieäc, noù chòu nhieàu loaïi taûi troïng khaùc nhau taùc duïng leân keát caáu. Caùc taûi troïng coù theå taùc ñoäng thöôøng xuyeân hoaëc khoâng thöôøng xuyeân, theo qui luaät hoaëc khoâng theo qui luaät, taûi troïng tónh hoaëc ñoäng, taûi troïng taùc ñoäng theo phöông thaúng ñöùng hoaëc phöông ngang… Töø söï phoái hôïp ña daïng cuûa caùc loaïi taûi troïng, ngöôøi ta chia ra caùc tröôøng hôïp taûi troïng tính toaùn nhö sau: a) Tröôøng hôïp taûi troïng I. Taûi troïng bình thöôøng ôû traïng thaùi laøm vieäc, phaùt sinh khi maùy laøm vieäc ôû ñieàu kieän bình thöôøng. Tröôøng hôïp naøy duøng ñeå tính beàn caùc chi tieát theo moûi. Caùc taûi troïng thay ñoåi ñöôïc qui ñoåi thaønh taûi troïng töông ñöông. b) Tröôøng hôïp taûi troïng II. Taûi troïng lôùn nhaát ôû traïng thaùi laøm vieäc, phaùt sinh khi caàu truïc laøm vieäc ôû ñieàu kieän naëng nhaát. Caùc taûi troïng naøy goàm caùc löïc caûn tónh cöïc ñaïi, taûi troïng ñoäng cöïc ñaïi khi môû (hoaëc phanh) maùy (hoaëc cô caáu) ñoät ngoät… Tröôøng hôïp naøy duøng ñeå tính caùc chi tieát theo ñieàu kieän beàn tónh. 3.4.2. Baûng toå hôïp taûi troïng. ÔÛ traïng thaùi laøm vieäc cuûa maùy truïc, ngöôøi ta toå hôïp caùc taûi troïng taùc duïng leân keát caáu vaø chia thaønh caùc toå hôïp taûi troïng sau: Taûi troïng Tính theo ñoä beàn moûi Tính theo ñoä beàn vaø ñoä oån ñònh Toå hôïp taûi troïng Ia Ib IIa IIb IIc Troïng löôïng caàu Gc coù tính ñeán heä soá va ñaäp kñ` Gc .Gc Gc kñ.Gc Gc Troïng löôïng xe tôøi Gx coù tính ñeán heä soá va ñaäp kñ Gx .Gx Gx kñ.Gx Gx Troïng löôïng haøng naâng Q (caû thieát bò mang haøng ) coù tính ñeán heä soá va ñaäp kñ, I.Q .Q II.Q kñ.Q Q Löïc quaùn tính ngang khi haõm cô caáu di chuyeån caàu truïc pqt, hoaëc xe con pxqt Pma xqt pxqt Taûi troïng gioù PgII PgII PgII – Toå hôïp Ia, IIa: Hai toå hôïp naøy töông öùng vôùi tröôøng hôïp caàu truïc ñöùng yeân, chæ coù cô caáu naâng laøm vieäc, tính toaùn khi khôûi ñoäng (hoaëc haõm) cô caáu naâng moät caùch töø töø (Ia) hoaëc ñoät ngoät (IIa). – Toå hôïp Ib, IIb: Hai toå hôïp naøy öùng vôùi tröôøng hôïp caàu truïc mang haøng di chuyeån, khôûi ñoäng (hoaëc phanh) töø töø (Ib), hoaëc ñoät ngoät (IIb). Trong tröôøng hôïp naøy, caùc cô caáu naâng vaø di chuyeån xe con khoâng laøm vieäc hoaëc laøm vieäc vôùi gia toác oån ñònh. – Toå hôïp IIc: Toå hôïp naøy öùng vôùi tröôøng hôïp xe con mang haøng di chuyeån, khôûi ñoäng hoaëc phanh ñoät ngoät. Trong tröôøng hôïp naøy, caùc cô caáu naâng vaø di chuyeån caàu truïc ñöùng yeân hoaëc laøm vieäc vôùi gia toác khoâng ñoåi. ÔÛ ñaây ta tính theo ñoä beàn vaø ñoä oån ñònh töùc laø töông öùng vôùi caùc toå hôïp IIa, IIb vaø IIc. 3.4.3. Tính toaùn caùc giaù trò trong baûng toå hôïp taûi troïng. a) Troïng löôïng caàu. Troïng löôïng baûn thaân caàu bao goàm troïng löôïng phaàn keát caáu theùp, cô caáu di chuyeån caàu, thieát bò ñieän vaø cabin ñieàu khieån. Noù phuï thuoäc vaøo vaät lieäu cheá taïo, phuï thuoäc vaøo taûi troïng naâng vaø khaåu ñoä cuûa noù, döïa vaøo ñoà thò (h.17c) (tr215) [4] ta coù: Öùng vôùi söùc naâng Q=42,5T vaø khaåu ñoä L=15 m ta ñöôïc suy ra GC=14T b) Troïng löôïng xe con. Troïng löôïng xe con phuï thuoäc vaøo söùc naâng cuûa caàu truïc, theo coâng thöùc kinh nghieäm (tr216)[4] ta coù: Gx=0,4Q=0,4.42,5=17T c) Heä soá va ñaäp khi di chuyeån kñ . Heä soá naøy phuï thuoäc vaøo loaïi maùy truïc, tình traïng maët ñöôøng vaø toác ñoä di chuyeån. Vì caàu di chuyeån vôùi vaän toác 35m/ph neân theo baûng (4-12)[4] ta coù kñ=1 d) Heä soá ñoäng khi naâng (haï) haøng Ψ. Heä soá ñoäng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc gaàn ñuùng (1.06.2)[4]: ΨII=1+0,04.Vn=1+0,04.16=1,64 e) Troïng löôïng naâng. Troïng löôïng naâng Q bao goàm caû troïng löôïng haøng vaø troïng löôïng thieát bò mang haøng ( moùc treo): Q=42,5T f) Löïc quaùn tính khi gia toác caàu moät caùch ñoät ngoät. Löïc quaùn tính do khoái löôïng cuûa haøng vaø xe con khi gia toác hoaëc phanh caàu moät caùch töø töø ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc(1.09)[4]: Trong ñoù : mh : Khoái löôïng cuûa haøng, mh=42,5 taán. mxc : Khoái löôïng cuûa xe con, mxc=40 taán. Vdc : Vaän toác di chuyeån caàu, Vdc=20m/ph . t : Thôøi gian gia toác caàu ( thôøi gian taêng toác hoaëc phanh ),ta coù t=1,29s ( thôøi gian phanh xem ôû phaàn cô caáu di chuyeån). Vaäy Khi gia toác caàu moät caùch ñoät ngoät thì löïc quaùn tính ngang ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (1.10)[4]: Vaäy g) Löïc quaùn tính khi phanh xe con treân caàu. Khi phanh xe con treân caàu moät caùch ñoät ngoät löïc quaùn tính sinh ra ñöôïc laáy gaáp hai laàn khi phanh xe con treân caàu moät caùch tö øtöø: Trong ñoù : Vxc : Vaän toác di chuyeån xe con, Vxc=7,2m/ph. mh : Khoái löôïng cuûa haøng, mh=42,5 taán. mxc : Khoái löôïng cuûa xe con, mxc=17 taán. t : Thôøi gian phanh xe con, laáy baèng thôøi gian phanh caàu, t=1,29s Vaäy: h) Taûi troïng gioù taùc duïng leân keát caáu. Taûi troïng gioù taùc duïng leân caàu truïc ôû traïng thaùi laøm vieäc ñöôïc xaùc ñònh ]: 4.4)[4] Trong ñoù: FH: Dieän tích chaén gioù cuûa keát caáu: FH=kc.Fb (4.5)[4] ÔÛ ñaây: kc : Heä soá ñoä kín cuûa keát caáu, theo baûng (4-3)[4] ta coù kc=1. Fb : Dieän tích hình bao cuûa keát caáu: Fb=L.H ( Vôùi: L : Khaåu ñoä cuûa caàu truïc, L=15m. H : Chieàu cao cuûa daàm, H=1,2m. Do ñoù: Fb=15.1,2=18 m2. Vaäy: FH=1.18=18 m2. pg : Aùp löïc cuûa gioù taùc duïng leân keát caáu, theo coâng thöùc ta coù: pg=q0.n.c.b.g (4.6)[4] ÔÛ ñaây: n : Heä soá hieäu chænh aùp löïc gioù tính ñeán söï taêng aùp löïc theo chieàu cao, theo baûng (4-5)[4] ta coù n=1,32. c : Heä soá khí ñoäng hoïc cuûa keát caáu, phuï thuoäc vaøo hình daïng cuûa keát caáu, theo baûng (4-6)[4] ta coù c=1,2. b : Heä soá keå tôùi taùc duïng ñoäng cuûa gioù, b=1,4. g : Heä soá vöôït taûi, noù phuï thuoäc vaøo phöông aùn tính toaùn,vì ta duøng phöông phaùp öùng suaát cho pheùp neân g=1. q0 : Cöôøng ñoä gioù ôû ñoä cao 10m so vôùi maët ñaát, q0=25kG/m2. Vaäy: pg=25.1,32.1,2.1,4.1=55,44kG/m2. Thay caùc giaù trò vaøo ta coù: =0,998T Cuoái cuøng ta coù baûng toå hôïp taûi troïng nhö sau (ñôn vò T): Taûi troïng Tính theo ñoä beàn moûi Tính theo ñoä beàn vaø ñoä oån ñònh Toå hôïp taûi troïng Ia Ib IIa IIb IIc Troïng löôïng caàu Gc coù tính ñeán heä soá va ñaäp kñ` Gc .Gc 14 14 14 Troïng löôïng xe tôøi Gx coù tính ñeán heä soá va ñaäp kñ Gx .Gx 17 17 17 Troïng löôïng haøng naâng Q (caû thieát bò mang haøng ) coù tính ñeán heä soá va ñaäp kñ, I.Q . Q 69,7 42,5 42,5 Löïc quaùn tính ngang khi haõm cô caáu di chuyeån caàu truïc pqt, hoaëc xe con pxqt 5,382 1,107 Taûi troïng gioù 0,998 0,998 0,998 3.5. Tính toaùn beàn cho daàm chính vaø daàm ñaàu. 3.5.1. Kieåm tra beàn daàm chính. Daàm chính ñöôïc kieåm tra beàn theo toå hôïp IIa vaø IIb 1) Toå hôïp taûi troïng IIa. a) Xaùc ñònh noäi löïc. Caùc taûi troïng taùc duïng leân daàm theo phöông thaúng ñöùng: Troïng löôïng baûn thaân daàm phaân boá ñeàu treân suoát chieàu daøi daàm. Troïng löôïng xe con, troïng löôïng vaät naâng vaø troïng löôïng cuûa thieát bò mang haøng thoâng qua caùc baùnh xe cuûa xe con taùc duïng leân daàm chính. Ñeå baøi toaùn ñöôïc ñôn giaûn ta xem nhö aùp löïc cuûa caùc baùnh xe taùc duïng leân daàm laø N1, N2 vaø khoaûng caùch giöõa caùc taûi troïng laø b =4580 (mm) (khoaûng caùch giöõa taâm 2 baùnh xe 2 beân laø baèng nhau ). N1=N2=26,01 T Troïng löôïng saøn laùt vaø caùc boä phaän ôû treân saøn coi nhö phaân boá ñeàu treân suoát chieàu daøi : Trong ñoù : QS- troïng löôïng saøn laùt vaø caùc boä phaän ôû treân saøn (tröø troïng löôïng cuûa cô caáu di chuyeån caàu vì cô caáu di chuyeån ñöôïc gaén vôùi giaù caân baèng khoâng gaén treân saøn) QS =0,5T Vaäy Phaàn troïng löôïng naøy khi dôøi veà taâm cuûa daàm seõ ñöôïc moät löïc phaân boá qs vaø moät moâmen xoaén ms phaân boá treân suoát chieàu daøi daàm: ms=qs . ls Vôùi: ls - laø caùnh tay ñoøn ñaët löïc qs, ls=0,65m. Vaäy: ms=0,03.0,65 = 0,019T.m/m Caùc taûi troïng taùc duïng leân daàm theo phöông ngang: Taûi troïng gioù phaân boá ñeàu treân suoát chieàu daøi daàm qg: Xaùc ñònh vò trí baát lôïi cuûa xe con khi di chuyeån treân daàm caàu: Hình II.3.6 Sô ñoà xaùc ñònh vò trí baát lôïi cuûa xe con khi di chuyeån treân daàm. Vò trí cuûa xe con gaây nguy hieåm nhaát cho daàm chính ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: (1.19) [4] Trong ñoù: b : Khoaûng caùch giöõa hai baùnh xe cuûa xe con (cô sôû cuûa xe con), b=4580mm. L : Khaåu ñoä cuûa caàu truïc, L=15m. qñ : Taûi troïng phaân boá treân daàm, qñ =qbt+qs=0,47+0,03=0,5T/m. Xaùc ñònh noäi löïc trong daàm. Xaùc ñònh noäi löïc trong daàm do caùc taûi troïng theo phöông ñöùng: Hình II.3.7 Sô ñoà xaùc ñònh noäi löïc trong daàm do caùc taûi trong theo phöông ñöùng. a) Sô ñoà tính; b) Bieåu ñoà noäi löïc. Phaûn löïc taïi B: RBñ.15-qñ.15.7,5-N1.6,355-N2.10,935=0 Phaûn löïc taïi A: RAñ+RBñ-N1-N2-qñ .15 =0 =26,01+26,01+0,5.15=25,79T Töø ñoù ta coù bieåu ñoà noäi löïc do caùc taûi trong theo phöông ñöùng nhö hình (4.7b). Xaùc ñònh noäi löïc trong daàm do caùc taûi troïng theo phöông ngang : Xeùt theo phöông ngang daàm khoâng phaûi laø daàm treân 2 goái töïa baûn leà, vì ôû phöông naøy 2 daàm chính ñöôïc noái vôùi hai daàm ñaàu. Vì vaäy keát caáu theùp caàu ñöôïc coi laø khung chòu taùc duïng cuûa caùc löïc quaùn tính do khoái löôïng caàu vaø löïc quaùn tính ngang cuûa khoái löôïng xe con vaø haøng truyeàn leân caàu. Moâmen uoán ôû ngaøm giöõa daàm chính vaø daàm ñaàu M0 ñöôïc xaùc ñònh töø ñieàu kieän vuoâng goùc ôû ngaøm vaãn ñöôïc giöõ nguyeân nghóa laø goùc xoay daàm chính vaø daàm ñaàu ñeàu baèng nhau. Moâ men uoán lôùn nhaât theo phöông ngang: (1.33) [4] Trong ñoù: : Moâmen uoán tính toaùn lôùn nhaát theo phöông ñöùng, =153,79T.m Vdc : Vaän toác di chuyeån caàu truïc, vdc=35m/ph t : Thôøi gian phanh caàu truïc, ñoái vôùi maùy truïc t =(13)s, choïn t =3s. g : Gia toác troïng tröôøng, g=9,81m/s2. Do ñoù: Hình II.3.8 Sô ñoà löïc ngang taùc duïng leân caàu truïc Daàm chính khoâng nhöõng bò uoán maø coøn bò xoaén bôûi taûi troïng ñaët leäch taâm qs nhöng do trò soá quaù nhoû khoâng gaây aûnh höôûng lôùn cho daàm vì vaäy ta boû qua. b) Kieåm tra beàn. Ta kieåm tra beàn cho daàm chính taïi ba tieát dieän: Tieát dieän I-I coù moâmen uoán lôùn. Tieát dieän II-II coù löïc caét vaø moâmen uoán ñeàu lôùn. Tieát dieän III-III coù löïc caét lôùn. Taïi tieát dieän I-I: Tieát dieän I-I caùch goái töïa traùi moät khoaûng 9,7m tieát dieän naøy coù: Muñ=153,79T.m Qñ=22,61 T Mun=2,44T.m Qn0 Bieåu ñoà phaân boá öùng suaát phaùp vaø öùng suaát tieáp treân maët caét I-I nhö hình veõ: Hình II.3.9 Bieåu ñoà phaân boá öùng suaát treân maët caét I-I. Töø bieåu ñoà phaân boá öùng suaát ta thaáy coù hai phaân toá nguy hieåm laø A vaø B vì vaäy ta kieåm tra beàn cho hai phaân toá naøy. Xeùt phaân toá A: Phaân toá A vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ñöùng vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ngang, öùng suaát phaùp toång taïi phaân toá A laø: Ta thaáy : Vaäy phaân toá A ñuû beàn Xeùt phaân toá B (phaân toá B naèm tieáp giaùp giöõa taám bieân vaø taám thaønh nhöng thuoäc taám thaønh ): Phaân toá B vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ñöùng vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ngang laïi vöøa coù öùng suaát tieáp do uoán ñöùng. Öùng suaát phaùp toång taïi B: Öùng suaát tieáp taïi B: Öùng suaát töông ñöông taïi B: Ta thaáy : Vaäy phaân toá B ñuû beàn Taïi tieát dieän II-II Tieát dieän II-II caùch goái töïa phaûi moät khoaûng 8m tieát dieän naøy coù: Muñ=128,85T.m Qñ=-31,69 T Mun2,04 T.m Qn0 Bieåu ñoà phaân boá öùng suaát phaùp vaø öùng suaát tieáp treân maët caét II-II nhö hình veõ: Hình II.3.10 Bieåu ñoà phaân boá öùng suaát treân maët caét II-II. Töø bieåu ñoà phaân boá öùng suaát ta thaáy coù hai phaân toá nguy hieåm laø A vaø B vì vaäy ta kieåm tra beàn cho hai phaân toá naøy. Xeùt phaân toá A: Phaân toá A vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ñöùng vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ngang, öùng suaát phaùp toång taïi phaân toá A laø: Ta thaáy : Vaäy phaân toá A ñuû beàn Xeùt phaân toá B (phaân toá B naèm tieáp giaùp giöõa taám bieân vaø taám thaønh nhöng thuoäc taám thaønh ): Phaân toá B vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ñöùng vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ngang vöøa coù öùng suaát tieáp do uoán ñöùng. Öùng suaát phaùp toång taïi B: Öùng suaát tieáp taïi B: Öùng suaát töông ñöông taïi B: Ta thaáy : Vaäy phaân toá B ñuû beàn Taïi tieát dieän III-III. Tieát dieän III-III laø tieát dieän taïi goái töïa traùi, ta kieåm tra tieát dieän naøy trong tröôøng hôïp xe con mang haøng naèm saùt daàm ñaàu: Sô ñoà tính daàm trong tröôøng hôïp naøy nhö sau: Xaùc ñònh phaûn löïc taïi A: RA.15-N1.15-N2.10,42-qñ.15.10,25=0 Hình II.3.11 Sô ñoà tính daàm theo ñieàu kieän chòu caét. Öùng suaát tieáp lôùn nhaát taïi tieát dieän naøy ñöôïc xaùc ñònh : (1.35**)[4] Trong ñoù: Q : Löïc caét taïi tieát dieän III-III, Q=RA-N1=21,82T=21820kG. H : Chieàu cao cuûa tieát dieän III-III, H=500mm. : Chieàu daøy cuûa taám thaønh, =12mm. Vaäy: Ta thaáy : Keát luaän: daàm ñaûm baûo ñoä beàn vôùi caùc kích thöôùc ñaõ choïn khi daàm laøm vieäc vôùi toå hôïp IIa . 2) Toå hôïp IIb. a) Xaùc ñònh noäi löïc. Caùc taûi troïng taùc duïng leân daàm theo phöông thaúng ñöùng: Troïng löôïng baûn thaân daàm phaân boá ñeàu treân suoát chieàu daøi daàm Troïng löôïng xe con, troïng löôïng vaät naâng vaø troïng löôïng cuûa thieát bò mang haøng(coù keå ñeán heä soá ñoäng kñ) thoâng qua caùc baùnh xe cuûa xe con taùc duïng leân daàm chính, ñeå ñeà phoøng söï phaân boá troïng löôïng khoâng ñeàu ta laáy taûi troïng taùc duïng leân moãi daàm baèng 60% taûi chung: Ta laïi coù N1=N2=17,85 Troïng löôïng saøn laùt vaø caùc boä phaän ôû treân saøn coi nhö phaân boá ñeàu treân suoát chieàu daøi : Trong ñoù : QS - troïng löôïng saøn laùt vaø caùc boä phaän ôû treân saøn (tröø troïng löôïng cuûa cô caáu di chuyeån caàu vì cô caáu di chuyeån ñöôïc gaén vôùi giaù caân baèngkhoâng gaén treân saøn) QS =0,5T Vaäy: Phaàn troïng löôïng naøy khi dôøi veà taâm cuûa daàm seõ ñöôïc moät löïc phaân boá qs vaø moät moâ men xoaén ms phaân boá ñeàu treân suoát chieàu daøi daàm: ms=qs . ls Vôùi: ls - laø caùnh tay ñoøn ñaët löïc qs, ls=0,3m. Vaäy: ms=0,03.0,3 = 0,009T.m/m Löïc quaùn tính phuï do khoái löôïng cuûa xe con vaø haøng khi phanh caàu moät caùch ñoät ngoät taùc duïng leân moãi daàm theo phöông thaúng ñöùng, ñöôïc xaùc ñònh : (1.11)[4] Trong ñoù: : Löïc quaùn tính do khoái löôïng haøng vaø khoái löôïng xe con khi phanh caàu truïc moät caùch ñoät ngoät, =53,52T. h : Khoaûng caùch töø beà maët ray di chuyeån xe con ñeán troïng taâm xe con, h=0,5m. b : Khaåu ñoä cuûa xe con, b=1,4m Vaäy: Löïc quaùn tính phuï ôû moãi baùnh xe: Caùc taûi troïng taùc duïng leân daàm theo phöông ngang: Taûi troïng gioù phaân boá ñeàu treân suoát chieàu daøi daàm qg: Löïc quaùn tính do khoái löôïng cuûa moät daàm caàu khi phanh caàu moät caùch ñoät ngoät, ñöôïc laáy gaáp hai laàn khi phanh töø töø, löïc naøy phaân boá ñeàu treân suoát chieàu daøi daàm: Trong ñoù: Vdc : Vaän toác di chuyeån caàu truïc, vdc=35m/ph t : Thôøi gian phanh, t=1.29s. mc : Khoái löôïng cuûa caàu truïc, mc=14taán=14.103 kg. L : Khaåu ñoä cuûa caàu truïc, L=15m. Vaäy: Löïc quaùn tính do khoái löôïng haøng, thieát bò mang haøng vaø xe con khi phanh caàu moät caùch ñoät ngoät, löïc naøy phaân boá ñeàu treân hai daàm vaø ôû moãi baùnh xe laø: Löïc naøy ñaët leäch taâm neân khi dôøi veà taâm ta seõ ñöôïc moät moâmen xoaén: Trong ñoù: H : Chieàu cao daàm, H=1,2m. hr : Chieàu cao cuûa ray di chuyeån xe con, hr=0,15m Vaäy: Xaùc ñònh vò trí baát lôïi cuûa xe con khi di chuyeån treân daàm caàu: Hình II.3.12 Sô ñoà xaùc ñònh vò trí baát lôïi cuûa xe con khi di chuyeån treân daàm. qñ : Taûi troïng phaân boá treân daàm, qñ=qbt+qs=0,47+0,03=0,5T/m. N1, N2: Aùp löïc cuûa baùnh xe xe con, N1 =N2=17,85 Xaùc ñònh noäi löïc: Noäi löïc do caùc taûi troïng theo phöông ñöùng. Phaûn löïc taïi B: RBñ.15-qñ.15.7.5-(N1+) .6,355-(N2+) .10,935=0 Phaûn löïc taïi A: RAñ+RBñ-N1-N2---qñ.15 =0 =17,85+17,85+0,96+0,96+0,5.15-25,43=19,69T Hình II.3.13 Sô ñoà xaùc ñònh noäi löïc trong daàm do caùc taûi troïng theo phöông ñöùng. a) sô ñoà tính; b) bieåu ñoà noäi löïc. Töø ñoù ta coù bieåu ñoà noäi löïc nhö hình (4.13b). Sô ñoà tính daàm do caùc taûi troïng theo phöông ngang : Moâ men uoán lôùn nhaât theo phöông ngang: (1.33) [4] Trong ñoù: : Moâmen uoán tính toaùn lôùn nhaát theo phöông ñöùng, =115,03T.m Vdc : Vaän toác di chuyeån caàu truïc, vdc=35m/ph. t : Thôøi gian phanh caàu truïc, ñoái vôùi maùy truïc t=(13)s, choïn t=3s. g : Gia toác troïng tröôøng, g=9,81m/s2. Do ñoù: Hình II.3.14 Sô ñoà löïc ngang taùc duïng leân caàu truïc. Daàm chính khoâng nhöõng bò uoán maø coøn bò xoaén bôi caùc taûi troïng daët leäch taâm , sô ñoà tính daàm chòu xoaén nhö hình veõ: Hình II.3.15 Sô ñoà tính daàm chòu xoaén. Ñoù laø moät heä sieâu tónh baäc moät, ta choïn heä cô baûn baèng caùch caét boû ngaøm B vaø ñeå cho tính chaát cuûa heä khoâng ñoåi ta ñaët vaøo ñoù moät moâ men MB Ta coù : Töø ñaây ta coù bieåu ñoà noäi löïc nhö hình veõ b) Kieåm tra beàn. Ta kieåm tra beàn cho daàm chính taïi ba tieát dieän: Tieát dieän I-I coù moâ men uoán lôùn. Tieát dieän II-II coù moâmen vaø löïc caét ñeàu lôùn. Tieát dieän III-III co ùlöïc caét vaø moâ men xoaén lôùn Taïi tieát dieän I-I. Tieát dieän I-I caùch goái töïa traùi moät khoaûng 6,355m tieát dieän naøy coù: Muñ=115,03 T.m Mun=1,82T.m Qñ=16,51 T. Qn vaø Mx coù giaù trò nhoû neân ta boû qua. Bieåu ñoà phaân boá öùng suaát phaùp vaø öùng suaát tieáp treân maët caét I-I nhö hình veõ: Hình II.3.16 Bieåu ñoà phaân boá öùng suaát treân tieát dieän I-I. Töø bieåu ñoà phaân boá öùng suaát ta thaáy coù hai phaân toá nguy hieåm laø A vaø B vì vaäy ta kieåm tra beàn cho hai phaân toá naøy. Xeùt phaân toá A: Phaân toá A vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ñöùng vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ngang, öùng suaát phaùp toång taïi phaân toá A laø: Ta thaáy : Vaäy phaân toá A ñuû beàn Xeùt phaân toá B (phaân toá B naèm tieáp giaùp giöõa taám bieân vaø taám thaønh nhöng thuoäc taám thaønh ): Phaân toá B vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ñöùng vaø uoán ngang laïi vöøa coù öùng suaát tieáp do uoán ñöùng. Öùng suaát phaùp toång taïi B: Öùng suaát tieáp taïi B: Öùng suaát töông ñöông taïi B: Ta thaáy : Vaäy phaân toá B ñuû beàn Taïi tieát dieän II-II. Tieát dieän II-II taïi goái töïa phaûi moät khoaûng 4,065m, tieát dieän naøy coù: Muñ=99,24T.m. Mun1,57T.m Qñ=-23,39T. Qn vaø Mx coù giaù trò nhoû neân ta boû qua. Bieåu ñoà phaân boá öùng suaát phaùp vaø öùng suaát tieáp treân maët caét II-II nhö hình veõ: Hình II.3.17 Bieåu ñoà phaân boá öùng suaát treân tieát dieän II-II. Töø bieåu ñoà phaân boá öùng suaát ta thaáy coù hai phaân toá nguy hieåm laø A vaø B vì vaäy ta kieåm tra beàn cho hai phaân toá naøy. Xeùt phaân toá A: Phaân toá A vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ñöùng vaø uoán ngang, öùng suaát phaùp toång taïi phaân toá A laø: Ta thaáy : Vaäy phaân toá A ñuû beàn Xeùt phaân toá B (phaân toá B naèm tieáp giaùp giöõa taám bieân vaø taám thaønh nhöng thuoäc taám thaønh ): Phaân toá B vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ñöùng vöøa coù öùng suaát phaùp do uoán ngang vöøa coù öùng suaát tieáp do uoán ñöùng. Öùng suaát phaùp toång taïi B: Öùng suaát tieáp taïi B: Öùng suaát töông ñöông taïi B: Ta thaáy : Vaäy phaân toá B ñuû beàn Tieát dieän III-III. Tieát dieän III-III naèm ôû goái töïa phaûi, taïi tieát dieän naøy coù: Qñ=25,43T. Mx =1,23T.m. Öùng suaát tieáp lôùn nhaát treân tieát dieän ñöôïc xaùc ñònh : (1.38’)[4] Trong ñoù: Mx : Moâmen xoaén taïi tieát dieän ñaàu daàm, Mx=1,23T.m=1,23.106kG.mm Qñ : Löïc caét theo phöông ñöùng, Qñ=25,43T=25430kG. : Chieàu daøy taám thaønh, =12mm. Jx : Moâmen cuûa tieát dieän ñaàu daàm ñoái vôùi truïc x-x, Jx=1,05.109mm4 Sx : Moâmen tónh cuûa nöûa tieát dieän ñaàu daàm ñoái vôùi truïc x-x, Sx=2,39.106mm3 F : Dieän tích cuûa tieát dieän ñaàu daàm, F=25632 mm2. Do ñoù: Ta thaáy Vaäy tieát dieän III-III laøm vieäc an toaøn 3.5.2. Kieåm tra beàn daàm ñaàu. Daàm ñaàu ñöôïc kieåm tra beàn theo toå hôïp IIa vaø IIc 1) Toå hôïp IIa. a) Xaùc ñònh caùc löïc taùc duïng . Daàm ñaàu vöøa chòu taûi troïng theo phöông ñöùng vöøa chòu taûi troïng theo phöông ngang : Taûi troïng theo phöông ñöùng: Troïng löôïng haøng, troïng löôïng caàu vaø troïng löôïng xe con, vò trí tính toaùn laø khi xe con ñaäu saùt daàm ñaàu: Hình II.3.18 Sô ñoà xaùc ñònh löïc taùc duïng leân daàm ñaàu. Phaûn löïc do daàm chính thöù nhaát taùc duïng leân daàm ñaàu: R.15-N1.15-N2.10,42-=0 Phaûn löïc do daàm chính thöù hai taùc duïng leân daàm ñaàu: R’.15-.15-.10,42-=0 Vôùi: Ngoaøi ra coøn coù troïng löôïng baûn thaân daàm ñaàu nhöng vì khoâng ñaùng keå neân ta boû qua. Taûi troïng theo phöông ngang: Taûi troïng gioù taùc duïng leân daàm chính, thoâng qua daàm chính taùc duïng leân daàm ñaàu gaây neùn daàm ñaàu: b) Xaùc ñònnh noäi löïc. Sô ñoà tính: Hình II.3.19 Sô ñoà xaùc ñònh noäi löïc trong daàm ñaàu. a) sô ñoà tính, b) bieàu ñoà moâmen uoán, c) bieåu löïc caét, d) bieåu ñoà löïc neùn. Xaùc ñònh caùc phaûn löïc: Phaûn löïc taïi C: RC.2,87-R.2,61-R/.0,26=0 Phaûn löïc taïi D: Töø ñoù ta coù bieåu ñoà noäi löïc nhö hình veõ(4.18b,c,d): c) Kieåm tra beàn. Töø bieåu ñoà noäi löïc ta thaáy tieát dieän caùch goái töïa traùi moät khoaûng 0,26m laø tieát dieän nguy hieåm nhaát vì vaäy ta kieåm tra beàn cho tieát dieän naøy, tieát dieän coù: Muñ=12,025T.m Qñ=46,26T. N=-0,998T. Töø caùc soá lieäu ñaõ coù ta veõ ñöôïc bieåu ñoà phaân boá öùng suaát treân tieát dieän naøy nhö sau: Hình II.3.20 Bieåu ñoà phaân boá öùng suaát. Töø bieåu ñoà phaân boá öùng suaát ta thaáy coù hai phaân toá nguy hieåm laø A vaø B: Xeùt phaân toá A (phaân toá A naèm ôû goùc treân phaûi cuûa tieát dieän): Phaân toá A chæ coù öùng suaát phaùp vaø trò soá cuûa noù laø: Ta thaáy Vaäy phaân toá A ñuû beàn. Xeùt phaân toá B (phaân toá B naèm tieáp giaùp giöõa taám bieân vaø taám thaønh nhöng thuoäc taám thaønh nhö treân hình veõ): Phaân toá B vöøa coù öùng suaát phaùp vöøa coù öùng suaát tieáp. Öùng suaát phaùp toång taïi B: Öùng suaát tieáp taïi B: Öùng suaát töông ñöông taïi B: Ta thaáy Vaäy phaân toá B ñuû beàn 2) Toå hôïp IIC. a) Xaùc ñònh caùc löïc taùc duïng. Taûi troïng theo phöông ñöùng: Troïng löôïng haøng, troïng löôïng caàu vaø troïng löôïng xe con, vò trí tính toaùn laø khi xe con ñaäu saùt daàm ñaàu: Hình II.3.21. Sô ñoà xaùc ñònh löïc taùc duïng leân daàm ñaàu ôû toå hôïp IIc. Phaûn löïc do daàm chính thöù nhaát taùc duïng leân daàm ñaàu: R.15-N1.15-N2.10,42-=0 Vôùi: Phaûn löïc do daàm chính thöù hai taùc duïng leân daàm ñaàu: R’.15-.15-.10,42-=0 Vôùi: Ngoaøi ra coøn coù troïng löôïng baûn thaân daàm ñaàu nhöng vì khoâng ñaùng keå neân ta boû qua. Taûi troïng theo phöông ngang: Taûi troïng gioù taùc duïng leân daàm chính, thoâng qua daàm chính taùc duïng leân daàm ñaàu gaây neùn daàm ñaàu: Löïc quaùn tính khi phanh xe con ñoät ngoät treân caàu : b) Xaùc ñònh noäi löïc. Hình II.3.22 Sô ñoà xaùc ñònh noäi löïc trong daàm ñaàu. a) sô ñoà tính, b) bieàu ñoà moâmen uoán uoán ñöùng, c) bieåu löïc caét, d) bieåu ñoà löïc neùn, e) bieåu ñoà moâ men uoán ngang Phaûn löïc theo phöông ñöùng: Phaûn löïc taïi C: RC.2,87-R.2,61-R/.0,26=0 Phaûn löïc taïi D: Phaûn löïc theo phöông ngang: Phaûn löïc taïi C: .2,87-.2,61-.0.26=0 Phaûn löïc taïi D: Töø ñoù ta coù bieåu ñoà noäi löïc nhö hình (4.21). c) Kieåm tra beàn. Töø bieåu ñoà noäi löïc ta thaáy tieát dieän caùch goái töïa traùi moät khoaûng 0,26m laø tieát dieän nguy hieåm nhaát vì vaäy ta kieåm tra beàn cho tieát dieän naøy, tieát dieän coù: Muñ=8,775T.m Mun=-0,144T.m Qñ=32,84T. N=-0,998T. Qn vì coù giaù trò nhoû neân ta boû qua. Töø caùc soá lieäu ñaõ coù ta veõ ñöôïc bieåu ñoà phaân boá öùng suaát treân tieát dieän naøy nhö sau: Hình II.3.23 Bieåu ñoà phaân boá öùng suaát. Töø bieåu ñoà phaân boá öùng suaát ta thaáy coù hai phaân toá nguy hieåm laø A vaø B: Xeùt phaân toá A (phaân toá A naèm ôû goùc treân phaûi cuûa tieát dieän): Phaân toá A chæ coù öùng suaát phaùp vaø trò soá cuûa noù laø: Ta thaáy Vaäy phaân toá A ñuû beàn. Xeùt phaân toá B (phaân toá B naèm tieáp giaùp giöõa taám bieân vaø taám thaønh nhöng thuoäc taám thaønh nhö treân hình veõ): Phaân toá B vöøa coù öùng suaát phaùp vöøa coù öùng suaát tieáp. Öùng suaát phaùp toång taïi B: Öùng suaát tieáp taïi B: Öùng suaát töông ñöông taïi B: Ta thaáy Vaäy phaân toá B ñuû beàn Keát luaän: daàm ñaàu laøm vieäc an toaøn. 3.6. Tính toaùn daàm chòu taûi troïng cuïc boä cuûa aùp löïc baùnh xe. 3.6.1. Boá trí vaø tính toaùn vaùch ngaên. a) Boá trí vaùch ngaên. Khoaûng caùch giöõa hai vaùch ngaên lieàn nhau l ñöôïc xaùc ñònh xuaát phaùt töø ñieàu kieän ñeå ray tieáp nhaän hoaøn toaøn aùp löïc cuûa baùnh xe: (5.63)[4] Trong ñoù: Wr : Moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän ray, Wr = 178268mm3. : ÖÙng suaát uoán cho pheùp cuûa ray, [] = 23 kG/mm2. P : Aùp löïc lôùn nhaát cuûa baùnh xe, P=26,01T=26,01.103kG. Vaäy: Choïn l=900mm b) Tính toaùn vaùch ngaên. Khi baùnh xe coù aùp löïc P ñöùng treân 1 vaùch ngaên, öùng suaát daäp lôùn nhaát taïi meùp treân cuûa vaùch ngaên (vaùch ngaên ñoùng vai troø neàn ñaøn hoài) do aùp löïc phaân boá treân daàm coù chieàu roäng S, chieàu daøy thì xaùc ñònh töông töï nhö tröôøng hôïp daàm daàm moät thaønh chòu aùp löïc cuïc boä. ÖÙng suaát cuïc boä meùp treân vaùch ngaên ñöôïc xaùc ñònh : (5.66) [4]: Trong ñoù: : Chieàu daøy vaùch ngaên, =12mm. S : Chieàu roäng ñeá ray; S = 0,6.dr = 0,6.92 = 55,2 mm Z0 : Khoaûng caùch giöõa caùc ñieåm 0 cuûa bieåu ñoà phaân boá aùp löïc – daàm treân neàn ñaøn hoài. (4.24) Vôùi: bb : Phaàn taám bieân tieáp nhaän taûi troïng P; =10.16=160 mm. Jb : Moâmen quaùn tính phaàn taám bieân coù chieàu roäng bb: C = 3,25. Do ñoù: mm Thay soá vaøo ta coù: Vaäy vaùch ngaên laøm vieâc an toaøn. HìnhII.3.24 Taám bieân 1 ñöôïc coi nhö daàm treân neàn ñaøn hoài 2 laø vaùch ngaên. 1. Taám bieân chòu taûi; 2. Vaùch ngaên 3.6.2. Tính ñoä beàn cuûa ray döôùi xe con. ÖÙng suaát lôùn nhaát ôû ray ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (5.55) [4] Trong ñoù: Wr : Moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän ray, Wr = 178268mm3. : ÖÙng suaát uoán cho pheùp cuûa ray, [] = 23 kG/mm2. P : Aùp löïc lôùn nhaát cuûa baùnh xe, P=26,01T=26,01.103kG. l : Khoaûng caùch giöõa caùc vaùch ngaên daàm, l=900mm Vaäy: Hình II.3.25 Sô ñoà tính ray Keát luaän: ray laøm vieäc an toaøn. 3.6.3. Kieåm tra khaû naêng laøm vieäc cuûa taám bieân treân. Maëc duø khoâng coi taám bieân treân laø goái ñôõ cuûa ray nhöng ray ñöôïc keïp chaët vaøo taám bieân vaø cuøng bò bieán daïng khi chòu taûi troïng do ñoù taám bieân treân cuõng chòu tieáp nhaän taûi troïng cuïc boä P gaây ra. Ta xeùt phaàn taám bieân ñöôïc ñôõ bôûi 2 taám thaønh daàm vaø 2 vaùch ngaên keà nhau coù kích thöôùc l, a. Hình II.3.26 Sô ñoà khaûo saùt taám bieân khi tieáp nhaän phaàn aùp löïc do taûi troïng cuïc boä P Phaàn aùp löïc maø taám bieân tieáp nhaän ñöôïc xaùc ñònh: (5.57) [4] Trong ñoù : Chieàu daøy taám bieân treân; = 16 mm. a : Khoaûng caùch giöõa 2 taám thaønh daàm hoäp, a=412mm l : Khoaûng caùch giöõa 2 vaùch ngaên keà nhau, l=800mm. k1 : Heä soá ñeå tính uoán cuïc boä taám bieân, theo baûng (5-1)[4] ta coù k1 = 0,1769. J : Moâmen quaùn tính cuûa taám bieân, J=2,64.109mm4. Vaäy: Giaù trò tính toaùn cuûa caùc moâmen uoán cuïc boä: + Moâmen uoán doïc cuïc boä (5.60) [4]: (4.27) + Moâmen uoán ngang cuïc boä (5.61) [4]: (4.28) Vôùi: k2, k3 - laø heä soá ñeå tính uoán cuïc boä taám bieân, theo baûng (5-2) vaø (5-3)[4] choïn k2 = 0,219, k3 = 0,154. ÖÙng suaát uoán cuïc boä ôû thôù ngoaøi cuøng taám bieân treân ñöôïc tính (5.59) [4]: vaø Nhö vaäy, taám bieân treân cuûa daàm toå hôïp vöøa chòu uoán chung cuøng daàm vöøa chòu uoán cuïc boä do taûi troïng di ñoäng P. ÖÙng suaát töông ñöông trong taám ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: (5.52)[4] Vôùi ; ; - moâmen uoán chung cuûa daàm Tröôøng hôïp toå hôïp taûi troïng IIa: Tröôøng hôïp toå hôïp taûi troïng IIb: 3.7. Kieåm tra oån ñònh. 3.7.1. OÅn ñònh toång theå cuûa daàm. Ñieàu kieän oån ñònh ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : s= (5.72)[4] Trong ñoù: jd : Heä soá giaûm öùng suaát cho pheùp khi kieåm tra oån ñònh toång theå. Ñoái vôùi daàm toå hôïp ñöôïc xaùc ñònh : jd=y. (5.74)[4] Vôùi: Jx,Jy : Moâmen quaùn tính lôùn nhaát vaø nhoû nhaát cuûa tieát dieän daàm vôùi truïc quaùn tính chính trung taâm, Jx=8,23.109mm4, Jy=1,43.109mm4. h : Chieàu cao daàm, h=1200mm l : Khoûang caùch giöõa caùc vaùch ngaên kín, l=2700mm y : Heä soá ñöôïc tra baûng vaø phuï thuoäc vaøo trò soá a, a ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: a=1,6 q (5.75)[4] Ôû ñaây: Jk- moâmen choáng xoaén töï do cuûa tieát dieän daàm ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc: Jk= (5.79)[4] g=1(daàm haøn): Heä soá hieäu chænh. Jk= Hình II.3.27. Sô ñoà xaùc ñònh caùc ñaïi löôïng b, h, . Do ñoù: a=1,6. Öùng vôùi a=17,09 tra baûng vaø baèng phöông phaùp noäi suy ta coùù y=0,0186 Suy ra jd=0,0186. M, W: Moâmen uoán vaø moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän trong maët phaúng coù ñoä cöùng lôùn nhaát. a) Vôùi toå hôïp IIa. M=Mxmax=153,79T.m: W=Wx=13,71.106mm3: Do ñoù: s= Ta thaáy s < jd.[s]=0,81.20=16,2kG/mm2. Vaäy vôùi toå hôïp IIa daàm thoaû ñieàu kieän oån ñònh veà uoán. b) Vôùi toå hôïp IIb. M=Mxmax=115,03T.m: W=Wx=13,71.106mm3 Do ñoù: s = Ta thaáy s <jd.[s]=0,81.20=16,2kG/mm2. Vaäy vôùi toå hôïp IIb daàm thoaû ñieàu kieän oån ñònh veà uoán. 3.7.2. OÅn ñònh cuïc boä caùc chi tieát daàm chòu uoán. 1) Kieåm tra oån ñònh cuïc boä cuûa baûn thaønh daàm. a) Boá trí gaân taêng cöùng. Nhö ñaõ noùi ôû treân ñeå ñaûm baûo ñoä oån ñònh cuïc boä cuûa taám thaønh ta haøn nhöõng vaùch taêng cöùng theo chieàu cao daàm. Phöông phaùp boá trí gaân taêng cöùng: Boá trí caùc vaùch ngaên trong thaønh daàm bao goàm vaùch ngaên kín, vaùch ngaên ngaén. Khoaûng caùch giöõa caùc vaùch ngaên kín laø : 2700mm. Khoaûng caùch giöõa hai vaùch ngaên lieân tieáp : 900mm Kích thöôùc cô baûn cuûa vaùch ngaên kín: Chieàu cao :1168mm. Chieàu roäng : 400mm. Beà daøy : 12mm. Kích thöôùc cô baûn cuûa vaùch ngaên ngaén: Chieàu cao : 250mm. Chieàu roäng : 400mm. Beà daøy : 12mm. b) Kieåm tra oån ñònh thaønh daàm. Taïi tieát dieän coù löïc caét lôùn. Ôû tieát dieän ñaàu daàm nôi maø coù aûnh höôûng chính laø löïc caét phaàn taám thaønh naèm giöõa caùc vaùch ngaên taêng cöùng chòu neùn vaø coù theå maát oån ñònh. Hình II.3.28. Kích thöôùc taám kieåm tra. Öùng suaát tieáp tôùi haïn phaân boá doïc theo taát caû caùc caïnh cuûa noù vaø ñöôïc xaùc ñònh : tth= (5.87)[4]: Trong ñoù: a=185,5cm : Chieàu roäng taám kieåm tra. b=114,9cm : Chieàu cao taám thaønh daàm. d=1,2cm : Chieáu daøy taám thaønh. Vaây: tth= Öùng suaát tieáp lôùn nhaát ôû trong taám do taûi troïng ngoaøi ñöôïc xaùc ñònh : t= (5.89)[4] Trong ñoù: Q : Löïc caét lôùn nhaát taïi tieát dieän ñaàu daàm. h : Chieàu cao cuûa taám, h=1149mm. : Chieàu daøy taám thaønh, =12mm Vôùi toå hôïp IIa. tIIa = Heä soá an toaøn veà oån ñònh cuïc boä : n0= (5.88)[4] Vaäy vôùi toå hôïp IIa taám thaønh thoaû ñieàu kieän oån ñònh. Vôùi toå hôïp IIb. tIIb = Heä soá an toaøn veà oån ñònh cuïc boä (5.88)[4]: n0= Vaäy vôùi toå hôïp IIb taám thaønh thoaû ñieàu kieän oån ñònh Keát luaän: taám thaønh thoaû maõn ñieàu kieän oån ñònh cuïc boä veà öùng suaát tieáp. Taïi tieát dieän coù moâmen lôùn . Hình II.3.29 kích thöôùc taám kieåm tra taïi tieát dieän coù moâmen lôùn. Boû qua aûnh höôûng cuûa löïc caêt khi ñoù öùng suaát phaùp tôùi haïn cuûa taám ; sth= (5.93)[4] Trong ñoù: d : Chieàu daøy cuûa taám kieåm tra, d=1,2cm. h0 : Chieàu cao cuûa taám kieåm tra, h0=116,8cm. Vaäy: sth Heä soá oån ñònh cuïc boä : n0= (5.95)[4] Ôû ñaây: s : ÖÙng suaát phaùp lôùn nhaát ôû trong taám do taûi troïng ngoaøi. n : Heä soá döï tröû ñoä beàn, n=1,4. Vôùi toå hôïp IIa. n0= Vaäy vôùi toå hôïp IIa taám thaønh thoaû ñieàu kieän oån ñònh. Vôùi toå hôïp IIb. n0= Vaäy vôùi toå hôïp IIb taám thaønh thoaû ñieàu kieän oån ñònh Keát luaän: taám thaønh thoaû maõn ñieàu kieän oån ñònh cuïc boä veà öùng suaát phaùp 2) Kieåm tra oån ñònh cuûa taám bieân. Taám bieân cuûa daàm hai thaønh chòu neùn ñöôïc khaûo saùt nhö moät taám tyø boán phía: Hai phía tyø leân hai taám thaønh. Hai phía tyø leân caùc vaùch ngaên. Hình II.3.30 Sô ñoà khaûo saùt taám bieân. Taám ñang khaûo saùt chòu öùng suaát neùn phaân boá ñeàu theo hai phía. ÖÙng suaát tôùi haïn cuûa taám sth= (5.106)[4] Trong ñoù: d= 1,6cm : Chieàu daøy taám bieân. b=41,2cm : Khoaûng caùch giöõa hai thaønh daàm. Vaäy: sth= Heä soá oån ñònh cuïc boä: n0= (5.95)[4] Ôû ñaây: s : ÖÙng suaát phaùp lôùn nhaát ôû trong taám do taûi troïng ngoaøi. n : Heä soá döï tröû ñoä beàn, n=1,4. Vôùi toå hôïp IIa n0= Vaäy vôùi toå hôïp IIa taám bieân thoaû ñieàu kieän oån ñònh Vôùi toå hôïp IIb n0= Vaäy vôùi toå hôïp IIb taám bieân thoaû ñieàu kieän oån ñònh Keát luaän: taám bieân thoaû maõn ñieàu kieän oån ñònh 3.8. Kieåm tra ñoä voõng cuûa daàm. Khi laøm vieäc döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng daàm seõ bò voõng, neáu ñoä voõng cuûa daàm vöôït quaù giôùi haïn cho pheùp thì seõ gaây ra hieän töôïng dao ñoäng, khi ñoù daàm raát deå bò maát oån ñònh vaø coù theå bò phaù hoûng. Vì vaäy ta phaûi khoáng cheá ñoä voõng cuûa daàm sao cho khoâng ñöôïc vöôït quaù ñoä voõng cho pheùp. Ñoä voõng cuûa daàm döôùi taùc duïng cuûa troïng löôïng xe con vaø troïng löôïng vaät naâng ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc (tr215)[2]: Trong ñoù: N1, N2: Aùp löïc cuûa baùnh xe xe con, N1 + N2 =52,02 kG. L: Khaåu ñoä cuûa caàu truïc, L=15000mm. E: Moâñun ñaøn hoài cuûa vaät lieäu, E=2,1.106kG/cm2=2,1.104kG/mm2. Jx: Moâmen quaùn tính cuûa tieát dieän giöõa daàm chính ñoái vôùi truïc x-x, Jx=8,23.109mm4. Thay soá vaøo ta coù: Ñoä voõng tónh cho pheùp : [f ]= (1.4)[4]: Vôùi: L- khaåu ñoä cuûa caàu truïc. Do ñoù: [f ]= = Ta thaáy [f]>f vaäy daàm thoûa maûn ñieàu kieän veà ñoä voõng. 3.9. Tính toaùn caùc moái lieân keát. 3.9.1. Tính toaùn caùc moái lieân keát haøn. a) Choïn loaïi que haøn. Ñeå ñaûm baûo ñoä beàn cuûa moái haøn khoâng keùm ñoä beàn cuûa kim loaïi cô baûn theùp CT3 ta choïn loaïi que haøn '42 coù ñoä beàn sb=420N/mm2. Öùng suaát phaùp cho pheùp cuûa moái haøn : [s]h=160N/mm2=16kG/mm2 Öùng suaát tieáp cho pheùp cuûa moái haøn : [t]h=0,6.[s]h=0,6.160=96N/mm2=9,6kG/mm2 b) Kieåm tra moái haøn giöõa taám bieân vôùi taám thaønh. Moái haøn giöõa taám bieân vaø taám thaønh ñöôïc thöïc hieän baèng moái haøn goùc, chieàu cao cuûa moái haøn choïn h=8mm. Moái haøn ñöôïc thöïc hieän baèng maùy vaø caùc moái haøn naøy chaïy doïc theo chieàu daøi daàm, ñoä beàn moái haøn ñöôïc kieåm tra theo taùc duïng cuûa löïc tröôït T maø khoâng caàn tính ñeán taùc duïng cuûa taûi troïng taäp trung cuïc boä (aùp löïc cuûa baùnh xe di chuyeån xe con). Tieát dieän kieåm tra laø tieát dieän ôû goái töïa khi xe con ñaäu saùt daàm ñaàu. Ñieàu kieän beàn cuûa moái haøn ñöôïc kieåm tra theo coâng thöùc: th = [t]h (5.44)[4] Trong ñoù: Q: Löïc caét tính toaùn, Q=33,73T=33,73.103kG. Jx : Moâmen quaùn tính cuûa tieát dieän daàu daàm ñoái vôùi truïc trung hoaø, Jx=1,05.109mm4. hh: Chieàu cao ñöôøng haøn, hh=8mm. b: Heä soá hình daïng ñöôøng haøn, b=0,7. Sc: Moâmen tónh cuûa tieát dieän taám bieân ñoái vôùi truïc trung hoaø: Sc=16.440.412=2900480mm3 Do ñoù: th = Vaäy moái haøn giöõa taám bieân vôùi taám thaønh ñuû ñoä beàn Caùch haøn: ñeå ñaûm baûo chòu löïc toát moái haøn giöõa taám bieân vaø taám thaønh phaûi ñöôïc haøn lieân tuïc, chieàu cao moái haøn khoâng thay ñoåi theo chieàu daøi daàm. c) Kieåm tra moái haøn cuûa taám thaønh. Moái haøn ñeå lieân keát caùc baûn theùp cuûa taám thaønh laø moái haøn ñoái ñaàu, ñaây laø moái haøn chòu ñoàng thôøi moâ men uoán vaø löïc caét nhöng aûnh höôûng cuûa löïc caét laø khoâng ñaùng keå neân ta coù theå boû qua. Moái noái taám thaønh caùch goái töïa traùi moät khoaûng l=6750mm, caùc moái noái cuûa taám bieân ñöôïc thöïc hieän so le vôùi caùc moái noái cuûa taám thaønh ñeå traùnh caùc moái noái choàng leân nhau laøm giaûm khaû naêng chòu löïc cuûa daàm. Moái noái ñöôïc kieåm tra theo uoán trong ñieàu kieän baùnh xe di chuyeån cuûa xe con ñaäu ôû treân moái noái. Hình II.3.31 sô ñoà xaùc ñònh moâmen vaø löïc caët ôû moái haøn. Phaûn löïc taïi A: RAñ.15-qñ.15.7,5-N1.8,25-N2.3,67=0 Phaûn löïc taïi B: RAñ+RBñ-N1-N2-qñ .15 =0 =26,01+26,01+0,5.15-78,29=35,10T Töø ñoù ta coù bieåu ñoà moâmen nhö hình veõ. Öùng suaát sinh ra trong moái haøn do caùc taûi troïng theo phöông ñöùng: suñ = Trong ñoù : Muñ : Moâmen uoán taïi moái haøn, Mu=153,44T.m=153,44.106kG/mm. Wxh : Moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän moái haøn ñoái vôùi truïc x-x: Ôû ñaây: db : Chieàu daøy taám thaønh, db=16 mm. H: Chieàu cao cuûa daàm, H=1200mm. Jx: Moâmen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc x-x, Jx=8,23.109mm4. Do ñoù: Vaäy: suñ = Moâmen uoán taïi moái noái do caùc taûi troïng theo phöông ngang (1.33)[4] Trong ñoù: : Moâmen uoán tính toaùn lôùn nhaát theo phöông ñöùng, =153,44T.m Vdc : Vaän toác di chuyeån caàu truïc, vdc=35m/ph. t : Thôøi gian phanh caàu truïc, ñoái vôùi maùy truïc t=(13)s, choïn t=3s. g : Gia toác troïng tröôøng, g=9,81m/s2. Do ñoù: Öùng suaát phaùt sinh trong moái haøn do caùc taûi troïng theo phöông ngang: sun = Vôùi: Wyh - moâmen choáng uoán cuûa tieát dieän moái haøn ñoái vôùi truïc y-y: Ôû ñaây: dt : Chieàu daøy taám thaønh, dt =12 mm. B0 =400mm. Jy: Moâmen quaùn tính cuûa tieát dieän ñoái vôùi truïc y-y, Jy=1,43.109mm4. Do ñoù: Vaäy: sun = Öùng suaát toång trong moái haøn: Ta thaáy vaäy moái haøn ñaûm baûo ñoä beàn. 3.9.2. Tính toaùn moái gheùp buloâng. Moái gheùp buloâng duøng ñeå lieân keát daàm chính vôùi daàm ñaàu neân chæ chòu löïc caét vaø chòu uoán. Ñeå ñaûm baûo khaû naêng chòu löïc vaø ñoä tin caäy cao trong suoát quaù trình laøm vieäc, ta söû duïng loaïi buloâng coù cöôøng ñoä cao 8.8. Loaïi buloâng naøy ñöôïc laøm töø theùp hôïp kim 40X, sau ñoù ñöôïc gia coâng nhieät. Gioáng nhö caùc loaïi buoâng thöôøng ( buloâng thoâ), ñoä chính xaùc cuûa buloâng coù cöôøng ñoä cao khoâng cao, nhöng do buloâng ñöôïc laøm töø theùp coù cöôøng ñoä cao neân ta coù theå vaën ñai oác raát chaët (baèng cleâ ño löïc ) laøm cho thaân buloâng chòu keùo vaø gaây löïc eùp raát lôùn leân caùc chi tieát gheùp. Caùc buloâng ñöôïc boá trí song song vôùi nhau thaønh 2 haøng doïc theo daàm chính. HìnH II.3.32 Sô ñoà tính buloâng chòu caét vaø chòu uoán. Thaân buloâng ñöôïc tính theo öùng suaát caét vaø daäp. Khaû naêng laøm vieäc chòu caét cuûa buloâng: (3.10) [4] Trong ñoù: – Rcbl : Cöôøng ñoä tính toaùn chòu caét cuûa buloâng; theo baûng (3-5)[4] laáy Rcbl = 3200da/cm2. – : Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa lieân keát buloâng, laáy = 0,9. – nc : Soá löôïng maët caét tính toaùn cuûa thaân buloâng; khi coù 2 caáu kieän nc = 1. – Abl : Dieän tích tieát dieän buloâng; choïn buloâng coù ñöôøng kính d = 16 mm, theo baûng (3-8)[4] coù Abl = 2,01 cm2 [N]clb = 3200.0,9.3,14.1 = 5788,8 daN=57888N. Soá buloâng caàn thieát trong moái gheùp: . Choïn n = 10. Khi lieân keát chòu uoán vaø chòu caét thì löïc ruyeàn vaøo buloâng xa nhaát keå töø truïc moái gheùp ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc : (3.12) [8] Trong ñoù: – Q : Löïc caét taùc duïng leân moái gheùp, Q=33,73T – M : Moâmen uoán taùc duïng leân lieân keát, M=1,23T.m – lmax : Khoaûng caùch xa nhaát cuûa caëp buloâng ñoái xöùng qua troïng taâm cuûa moái gheùp, lmax=0,8m. – li2: Toång bình phöông khoaûng caùch giöõa caùc caëp buloâng treân moät haøng ñoái xöùng qua truïc cuûa moái gheùp, li2=2,04m2. K: Soá haøng buloâng ôû moät phía cuûa moái gheùp, K=5. Z: Soá buloâng cuûa moái gheùp, Z=10. < [N]clb Löïc sieát V trong moái gheùp: (3.5)[8] Trong ñoù: – f : Heä soá ma saùt, ñoái vôùi caùc taám theùp baèng theùp laáy f = 0,15 – 0,2. – K = 1,3 – 1,5: heä soá an toaøn. – i: Soá beà maët tieáp xuùc giöõa caùc taám theùp; i = 1. Vaäy: N. Buloâng ñöôïc kieåm tra beàn theo ñieàu kieän (tr 63)[8]: Trong ñoù: – [] : ÖÙng suaát keùo cho pheùp, []=400N/mm2. – d1 : Ñöôøng kính cuûa buloâng, d1=20mm. < []= 400N/mm2 Vaäy buloâng laøm vieäc an toaøn.