Các tải trọng chính xét đến trong thiết kế kết cấu của thiết bị xếp dỡ bao gồm những loại nào?

Nội dung chính

• Khi thiết kế kết cấu của thiết bị xếp dỡ cần xét đến những tải trọng nào?
• Các tải trọng chính xét đến trong thiết kế kết cấu của thiết bị xếp dỡ bao gồm những loại nào?
• Các tải trọng gây ra bởi các chuyển động thẳng đứng khi thiết kế kết cấu của thiết bị xếp dỡ phát sinh do nguyên nhân gì?

Khi thiết kế kết cấu của thiết bị xếp dỡ cần xét đến những tải trọng nào?

Căn cứ tiểu mục 2.2.2 Chương 2 Mục II Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 22:2018/BGTVT về Chế tạo và kiểm tra phương tiện, thiết bị xếp dỡ, các tải trọng xét đến trong thiết kế kết cấu của thiết bị xếp dỡ được quy định cụ thể như sau:

Các tải trọng xét đến trong thiết kế kết cấu của thiết bị xếp dỡ

Các tính toán kết cấu sẽ được thực hiện bằng việc xác định các ứng suất phát sinh trong các kết cấu của thiết bị xếp dỡ khi nó đang làm việc. Những ứng suất này sẽ được tính toán dựa trên các tải trọng được xác định dưới đây:

a) Các tải trọng chính tác dụng lên kết cấu của thiết bị xếp dỡ, được giả định là tĩnh ở trạng thái chịu tải bất lợi nhất;

b) Các tải trọng gây ra bởi các chuyển động thẳng đứng;

c) Các tải trọng gây ra bởi các chuyển động ngang;

d) Các tải trọng gây ra bởi ảnh hưởng của thời tiết.

Các tải trọng biến đổi, các hệ số áp dụng và phương pháp thực hiện các tính toán được kiểm tra như dưới đây...

Có thể thấy, các tải trọng xét đến trong thiết kế kết cấu của thiết bị xếp dỡ bao gồm:

- Các tải trọng chính tác dụng lên kết cấu của thiết bị xếp dỡ, được giả định là tĩnh ở trạng thái chịu tải bất lợi nhất;

- Các tải trọng gây ra bởi các chuyển động thẳng đứng;

- Các tải trọng gây ra bởi các chuyển động ngang;

- Các tải trọng gây ra bởi ảnh hưởng của thời tiết.

Khi thiết kế kết cấu của thiết bị xếp dỡ cần xét đến những tải trọng nào? (Hình từ Internet)

Các tải trọng chính xét đến trong thiết kế kết cấu của thiết bị xếp dỡ bao gồm những loại nào?

Tại phần 1 tiểu mục 2.2.2 Chương 2 Mục 2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 22:2018/BGTVT về Chế tạo và kiểm tra phương tiện, thiết bị xếp dỡ có quy định các tải trọng chính trong thiết kế kết cấu của thiết bị xếp dỡ bao gồm các loại tải trọng sau:

Các tải trọng chính

Các tải trọng chính bao gồm:

- Các tải trọng gây ra bởi trọng lượng bản thân của các bộ phận: SG

- Các tải trọng gây ra bởi tải trọng làm việc: SL

Tất cả các bộ phận chuyển động được giả định là đang ở vị trí bất lợi nhất.

Mỗi một bộ phận kết cấu sẽ được thiết kế đối với vị trí của thiết bị xếp dỡ và độ lớn của tải trọng làm việc (giữa 0 và tải trọng làm việc an toàn), mà với vị trí và tải trọng đó sẽ gây ra ứng suất lớn nhất trong bộ phận kết cấu đang xét.

Chú thích: Trong một số trường hợp nhất định, ứng suất lớn nhất có thể phát sinh khi thiết bị xếp dỡ không nâng tải trọng làm việc.

Các tải trọng gây ra bởi các chuyển động thẳng đứng khi thiết kế kết cấu của thiết bị xếp dỡ phát sinh do nguyên nhân gì?

Căn cứ phần 1 tiểu mục 2.2.2 Chương 2 Mục 2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 22:2018/BGTVT về Chế tạo và kiểm tra phương tiện, thiết bị xếp dỡ có quy định về các tải trọng gây ra bởi các chuyển động thẳng đứng cụ thể như sau:

Các tải trọng gây ra bởi các chuyển động thẳng đứng

Các tải trọng này phát sinh do nâng tải trọng làm việc đột ngột, tăng tốc hoặc giảm tốc của chuyển động nâng tải, và các tải trọng xóc nảy thẳng đứng do di chuyển dọc theo đường ray.

(1) Các tải trọng gây ra khi nâng tải trọng làm việc

Phải xét đến các dao động gây ra khi nâng tải bằng cách nhân tải trọng do tải trọng làm việc gây ra với một hệ số gọi là "hệ số động lựcy".

(a) Giá trị của các hệ số động lựcy

Giá trị của hệ số động lực y được áp dụng cho tải trọng phát sinh do tải trọng làm việc được xác định bằng biểu thức sau:

y = 1 + x V_L

Trong đó:

VL - tốc độ nâng tải, (m/s);

x - hệ số được xác định bằng thực nghiệm.

Chú thích: giá trị lấy đối với hệ số x này là kết quả của nhiều lần thực nghiệm được thực hiện trên các kiểu thiết bị xếp dỡ khác nhau.

Các giá trị sau sẽ được chấp nhận:

x = 0,6 đối với các cầu trục và cổng trục.

x = 0,3 đối với các cần trục có cần.

Giá trị lớn nhất được lấy đối với tốc độ nâng tải là 1 m/s khi áp dụng công thức này. Còn đối với các tốc độ nâng lớn hơn, hệ số động lực y sẽ không được lấy lớn hơn thêm.

Giá trị áp dụng đối với hệ số y trong các tính toán sẽ không được lấy nhỏ hơn 1,15 trong mọi trường hợp.

Các giá trị của hệ số y được biểu thị bằng các đường cong của Hình 2.5 theo tốc độ nâng tải VL.

Hình 2.5. Các giá trị của hệ số động lựcy

Chú thích:

Hệ số x đề cập ở trên là không như nhau đối với cầu trục và cổng trục và đối với cần trục có cần.

Sự khác nhau phát sinh do thực tế là hệ số động lực y nhỏ hơn khi nâng tải được thực hiện bởi một bộ phận kết cấu có tính mềm dẻo hơn, chẳng hạn như cần trục có cần ở đó cần không phải là bộ phận có độ cứng cao.

Theo cách tương tự, sử dụng hệ số động lực y như đã chỉ ra đối với các cần trục có cần cũng có thể áp dụng đối với các thiết bị khác, thí dụ như các băng tải đối với trường hợp thiết kế tương ứng với tải trên thanh cần; Giá trị hệ số động lực y đã chỉ ra đối với các cầu trục sẽ được sử dụng cho các trường hợp thiết kế mà ở đó tải trọng được đặt giữa các chân máy, vì độ cứng của kết cấu tại điểm đó thì tương ứng với độ cứng của dầm chính của cầu trục.

(2) Các tải trọng gây ra bởi tăng tốc hoặc giảm tốc của chuyển động nâng và các tải trọng xóc nảy thẳng đứng khi di chuyển dọc theo ray.

Vì hệ số y tính đến mức độ giật tác động lên tải trọng làm việc là tải trọng giật lớn nhất, nên các tải trọng do sự tăng tốc hoặc giảm tốc của chuyển động nâng và các phản lực thẳng đứng do di chuyển dọc theo đường ray được giả định không xảy ra đồng thời và được bỏ qua.

Chú thích:

Điều này giả định rằng các mối nối ray ở trong tình trạng tốt. Các ảnh hưởng bất lợi của tình trạng không tốt của đường ray lên kết cấu và cơ cấu của thiết bị xếp dỡ là rất lớn, do đó cần thiết phải quy định các mối nối ray phải được bảo đảm ở trong tình trạng tốt: không cho phép hư hỏng gây ra bởi các mối nối ray không tốt. Đối với các thiết bị xếp dỡ có tốc độ cao thì biện pháp tốt nhất là hàn giáp mối các đầu ray để loại hoàn toàn tải trọng giật xảy ra khi thiết bị xếp dỡ chạy qua các mối nối ray.

(3) Trường hợp đặc biệt

Đối với một số các thiết bị xếp dỡ, tải trọng do trọng lượng bản thân gây ra lại trái dấu với tải trọng do tải làm việc gây ra, trong trường hợp này cần phải so sánh giữa trị số tải trọng trong điều kiện "thiết bị xếp dỡ đang mang tải” cùng với hệ số động lực y được áp dụng đối với tải trọng làm việc và trị số tải trọng tác dụng trong điều kiện "thiết bị xếp dỡ không mang tải", có xét đến độ dao động khi đặt tải xuống như sau:

Gọi:

là trị số đại số của các tải trọng do tải trọng bản thân gây ra.

là trị số đại số của tải trọng do tải trọng làm việc gây ra.

Tổng tải trọng khuếch đại khi đặt tải xuống được xác định bằng biểu thức sau:

Tải trọng trên được so sánh với tải trọng tác dụng trong điều kiện "thiết bị xếp dỡ đang mang tải” được xác định bằng biểu thức sau:

Cuối cùng bộ phận sẽ được thiết kế trên cơ sở trị số nào bất lợi hơn trong hai trị số này.

Chú thích:

Công thức này dựa trên thực tế, hệ số động lực xác định biên độ lớn nhất của các dao động tác động lên các kết cấu khi tải được nhấc lên. Biên độ dao động được lấy bằng:

Giả định rằng độ lớn của dao động tác động lên các kết cấu khi tải được đặt xuống bằng một nửa biên độ dao động gây ra khi nhấc tải lên.

Vì vậy trạng thái tải trọng cuối cùng sẽ là:

Tải trọng trên cần phải so sánh với trạng thái tải trọng sau:

Hình 2.6. Đường cong nâng và hạ khi tải trọng SL và SG trái dấu

Như vậy, khi thiết kế kết cấu của các thiết bị xếp dỡ, đối với các tải trọng gây ra bởi các chuyển động thẳng đứng, có thể thấy các tải trọng này phát sinh do nâng tải trọng làm việc đột ngột, tăng tốc hoặc giảm tốc của chuyển động nâng tải, và các tải trọng xóc nảy thẳng đứng do di chuyển dọc theo đường ray.