Các tính toán thiết kế đối với các bộ phận quan trọng theo QCVN 22:2018/BGTVT
Các tính toán thiết kế đối với các bộ phận quan trọng theo QCVN 22:2018/BGTVT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chế tạo và kiểm tra phương tiện, thiết bị xếp dỡ:
Kiểm tra độ bền và chọn các bộ phận cơ cấu của thiết bị xếp dỡ- quy định về thiết kế
Các tính toán thiết kế đối với các bộ phận quan trọng
1 Chọn các ổ đỡ chống ma sát
Để chọn các ổ đỡ chống ma sát, trước hết cần kiểm tra ổ đỡ có thể chịu được:
- Tải trọng tĩnh mà ổ đỡ có thể phải chịu trong trường hợp tải trọng bất lợi nhất, trong các trường hợp tải trọng I, II hoặc III, và
- Tải trọng động lớn nhất trong trường hợp tải trọng I hoặc II.
(1) Tuổi thọ lý thuyết
Các ổ đỡ chống ma sát không những phải chịu được tải trọng tĩnh và tải trọng động tác dụng mà còn phải được lựa chọn để có được tuổi thọ lý thuyết tính theo số giờ như là hàm của cấp hoạt động của cơ cấu dưới tác dụng của tải trọng trung bình không đổi
(2) Tải trọng trung bình của các ổ đỡ chịu tải trọng kiểu SM
Tính đến yếu tố thay đổi của các tải trọng kiểu SM trong các chu kỳ hoạt động, tải trọng trung bình tương đương SM mean được xác định với giả thiết tác dụng không đổi trong suốt tuổi thọ lý thuyết
Trong trường hợp các chuyển động kết hợp nâng trọng tâm của các khối lượng đang chuyển động với chuyển vị nằm ngang (ví dụ thay đổi tầm với không cân bằng), tải trọng trung bình SM mean được xác định bằng cách kết hợp:
Tải trọng trung bình gây bởi các chuyển động có gia tốc và tác động của gió
Tải trọng trung bình gây bởi chuyển vị thẳng đứng của trọng tâm của các khối lượng đang chuyển động
(3) Tải trọng trung bình của các ổ đỡ chịu tác dụng của các tải trọng kiểu SR.
Các tải trọng cực trị SR max và SR min trong trường hợp tải trọng I đối với các thiết bị xếp dỡ không bị tác động của gió hoặc trong trường hợp tải trọng II bị tác động của gió được xem xét và ổ đỡ được thiết kế đối với tải trọng trung bình.
(4) Tải trọng trung bình của các ổ đỡ chịu tác dụng đồng thời các tải trọng kiểu SM và SR
Dựa trên cơ sở những điều được chỉ ra ở trên, các tải trọng trung bình tương đương được xác định đối với mỗi kiểu tải trọng SM và SR được giả thiết là tác dụng độc lập và ổ đỡ được lựa chọn đối với tải trọng trung bình tương đương từ sự kết hợp hai tải trọng trung bình SM và SR.
2 Chọn cáp
Dây cáp thép sử dụng trên các thiết bị xếp dỡ phải là loại không gỉ.
Các quy tắc sau nhằm mục đích xác định các yêu cầu tối thiểu đối với việc lựa chọn dây cáp được sử dụng trên các thiết bị xếp dỡ thuộc phạm vi của Quy chuẩn này.
Các phương pháp được trình bày dưới đây được giả thiết là dây cáp được bôi trơn đầy đủ, đường kính của puly và tang quấn dây cáp được chọn phù hợp trong khi sử dụng dây cáp được bảo dưỡng, kiểm tra và định kỳ thay thế phù hợp với tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10837:2015 (ISO 4309:2010) Cần trục – Dây cáp – Bảo dưỡng, bảo trì, kiểm tra và loại bỏ.
Việc lựa chọn đường kính dây cáp được dựa trên nhóm cơ cấu nâng. Tuy nhiên, đối với các thiết bị xếp dỡ yêu cầu thường xuyên phải tháo lắp (chẳng hạn như cần trục tháp dùng trong xây dựng), dây cáp bị thay đổi thường xuyên thì cho phép chọn dây cáp nâng tải ở nhóm ngay dưới nhóm cơ cấu nâng nhưng không thấp hơn nhóm M3.
Đối với các thiết bị xếp dỡ được sử dụng để cẩu hàng nguy hiểm (thí dụ như thép nóng chảy, hàng hóa phóng xạ cao hoặc hàng hóa gây gỉ cao…), thì việc lựa chọn dây cáp và các puly cần phải lấy ở nhóm cơ cấu ngay trên nhóm mà thiết bị xếp dỡ được phân loại thông thường.
Nhóm M5 là nhóm thấp nhất để chọn dây cáp và puly được sử dụng để cẩu các loại hàng nguy hiểm.
Đối với cơ cấu vận chuyển người, nhóm M8 là nhóm thấp nhất để chọn dây cáp và puly được sử dụng.
- Chọn đường kính dây cáp
Hai phương pháp có thể được sử dụng để chọn:
Phương pháp sử dụng hệ số an toàn thực tế tối thiểu ZP được áp dụng đối với dây cáp chạy và dây cáp tĩnh (như dây cáp giằng).
Phương pháp hệ số C chỉ áp dụng cho dây cáp chạy.
(a) Cơ sở chung của hai phương pháp
- Xác định lực kéo S lớn nhất trong dây cáp nâng (ngoại trừ dây cáp gầu ngoạm)
Lực kéo lớn nhất được xác định bằng cách tính đến các yếu tố sau:
-Tải trọng làm việc an toàn lớn nhất của thiết bị xếp dỡ;
-Trọng lượng của cụm puly và của các thiết bị mang tải, trọng lượng bản thân của chúng được cộng vào tải nâng, làm tăng lực kéo dây cáp;
-Hiệu suất luồn dây cáp;
-Các tải trọng do gia tốc gây ra nếu các tải này lớn hơn 10% tải trọng thẳng đứng;
-Độ xiên của dây cáp tại vị trí cao nhất nếu góc xiên của dây cáp nâng so với trục nâng lớn hơn 22,50.
- Xác định lực kéo lớn nhất S trong dây cáp, không phải dây cáp nâng tải
Xác định lực kéo lớn nhất S trong dây cáp khác nhau không phải dây cáp dùng để nâng tải thẳng đứng dựa trên các tải trọng được xác định trong các trường hợp tải trọng I hoặc II, có xét đến trường hợp bất lợi nhất có thể xảy ra lặp lại trong sử dụng thông thường.
Đối với dây cáp gây chuyển động ngang của tải cần phải xét đến tải trọng từ chuyển động lăn và ma sát, cùng với độ nghiêng lớn nhất của bệ đỡ mà tải được dịch chuyển trên đó, có thể được giả thiết là cục bộ dưới tác dụng của tải thông thường.
- Xác định lực kéo lớn nhất S trong dây cáp gầu ngoạm (nâng và đóng – mở)
Trong trường hợp thiết bị cẩu ngoạm, mà ở đó trọng lượng của tải nâng không phải luôn luôn được phân bố đều giữa dây cáp dùng để đóng gầu ngoạm và dây cáp dùng để nâng gầu ngoạm trong một chu kỳ nâng, giá trị của lực kéo dây cáp S được xác định như sau:
1) Nếu hệ thống được sử dụng một cách tự động đảm bảo sự phân bố đều tải nâng giữa dây cáp đóng và dây cáp nâng gầu, hoặc bất kỳ độ chênh nào giữa các tải trong dây cáp đóng và dây cáp nâng được hạn chế trong khoảng thời gian ngắn tại thời điểm cuối của đóng gầu hoặc tại thời điểm bắt đầu mở gầu, thì S sẽ được xác định như sau:
a) Dây cáp đóng gầu: S = 66% trọng lượng của gầu có tải chia cho số đường dây cáp đóng gầu ngoạm.
b) Dây cáp dùng để nâng gầu: phần trăm tương tự.
2) Nếu hệ thống không đảm bảo phân bố đều tải một cách tự động giữa dây cáp đóng và dây cáp nâng gầu trong chuyển động nâng, và trong thực tế hầu hết các tải đều tác dụng lên dây cáp đóng gầu, lực kéo S sẽ được xác định như sau:
a) Dây cáp đóng gầu: S = tổng trọng lượng của gầu ngoạm có tải chia cho số đường dây cáp đóng gầu.
b) Dây cáp nâng gầu: S = 66% tổng trọng lượng của gầu ngoạm có tải chia cho số đường dây cáp nâng gầu.
(b) Phương pháp dùng hệ số an toàn thực tế tối thiểu ZP
Hệ số an toàn thực tế tối thiểu ZP là tỷ số giữa:
-Tải trọng kéo đứt nhỏ nhất F0 của dây cáp (tải kéo đứt nhỏ nhất phải được xác định khi thực hiện thử kéo đứt dây cáp).
-Và lực kéo dây cáp lớn nhất S trong dây cáp.
- Chọn dây cáp
Dây cáp được chọn cần phải có hệ số an toàn thực tế tối thiểu bằng giá trị tối thiểu ZP đối với nhóm cơ cấu
- Tính toán hệ số bảo đảm C
Giá trị của C được tính toán trên cơ sở:
-Hệ số ZP tương ứng với nhóm cơ cấu thiết bị xếp dỡ;
-Giới hạn bền kéo đứt của thép làm sợi dây cáp;
-Hệ số k’ (hoặc hệ số k và f) được nhà sản xuất dây cáp bảo đảm nếu dây cáp có kết cấu đặc biệt. Trong trường hợp này giấy chứng nhận do nhà chế tạo dây cáp cấp phải ghi rõ các giá trị bảo đảm k’.
3 Chọn puly, tang quấn dây cáp và các thiết bị kẹp dây cáp
(1) Đường kính quấn dây cáp tối thiểu
(a) Giá trị của H
Các giá trị tối thiểu của hệ số H phụ thuộc vào nhóm cơ cấu thiết bị xếp dỡ
Các hệ số trong Bảng phù hợp với các loại dây cáp thép thông dụng hiện nay và dựa trên kinh nghiệm liên quan đến điều kiện làm việc của chúng.
(2) Bán kính đáy rãnh quấn dây cáp
Tuổi thọ hiệu dụng của dây cáp không chỉ phụ thuộc vào đường kính puly và tang mà còn phụ thuộc vào áp lực tác động giữa dây cáp và rãnh đỡ dây cáp.
(3) Thiết bị kẹp giữ dây cáp
Các kẹp giữ dây cáp cần phải được thiết kế sao cho chịu được một lực kéo gấp 2,5 lần lực kéo dây cáp lớn nhất S mà không bị biến dạng vĩnh cửu.
Các trang bị kẹp giữ dây cáp trên tang quấn dây cáp cần phải được thiết kế sao cho chịu được lực kéo bằng 2,5 lần lực kéo lớn nhất S, có xét đến lực ma sát của các vòng quấn còn lại trên tang, tổng lực ma sát và lực giữ dây cáp.
Khi dây cáp được nhả hết khỏi tang quấn thì tối thiểu 2 vòng quấn trọn vòng phải còn lại trên tang ở trước đầu cuối bắt dây cáp cố định.
4 Chọn các bánh xe chạy trên ray
Để chọn bánh xe chạy trên đường ray, thì đường kính của nó được xác định bằng cách xem xét:
- Tải trọng tác dụng lên bánh xe;
- Chất lượng vật liệu chế tạo bánh xe;
- Loại đường ray mà bánh xe chạy trên đó;
- Tốc độ quay của bánh xe;
- Phân nhóm của cơ cấu.
(1) Kích cỡ bánh xe ray
Để xác định kích cỡ bánh xe ray cần phải thực hiện các kiểm tra sau:
-Bánh xe có khả năng chịu được tải trọng lớn nhất tác dụng lên theo tính toán;
-Bánh xe cho phép thiết bị xếp dỡ hoạt động bình thường mà không bị mài mòn bất thường.
(a) Xác định tải trọng trung bình
Để xác định các tải trọng trung bình, quy trình là xem xét các tải trọng lớn nhất và nhỏ nhất mà bánh xe phải chịu trong các trường hợp tải trọng được xét đến, nghĩa là với thiết bị xếp dỡ hoạt động bình thường nhưng bỏ qua hệ số động lực y khi xác định Pmean I, II và với thiết bị xếp dỡ không hoạt động đối với Pmean III.
(b) Xác định bề rộng hiệu dụng b của ray
Đối với các đường ray có bề mặt chịu tải phẳng và chiều rộng toàn bộ với các góc lượn tròn bán kính r tại mỗi bên, bề rộng hiệu dụng b
(c) Xác định áp lực giới hạn PL
Giá trị của PL là hàm của giới hạn bền của vật liệu chế tạo bánh xe.
Chất lượng của vật liệu có liên quan tới thép đúc, thép rèn hoặc thép cán và gang cầu.
Trong trường hợp bánh xe ray được bọc vỏ, thì cần phải chú ý đến chất lượng của vỏ và vỏ phải có đủ độ dày để không tự lăn ra ngoài được.
Nếu có thể nên dùng loại bánh xe ray được chế tạo từ gang đúc thông thường, đặc biệt gang đúc đã tôi có độ cứng bề mặt rất tốt. Cần phải lưu ý các bánh xe gang có tính giòn và khi sử dụng phải tránh để bánh xe chuyển động với tốc độ cao hoặc tránh các tải trọng xóc nẩy. Khi dùng loại bánh xe gang, đường kính của chúng được xác định bằng cách lấy PL = 5 N/mm2.
(d) Xác định hệ số C1
Các giá trị tương tự như là hàm của đường kính bánh xe và tốc độ di chuyển của bánh xe m/ph.
(e) Xác định hệ số C2
Đối với đường kính lớn hơn, theo kinh nghiệm chỉ ra rằng áp lực cho phép giữa ray và bánh xe cần phải giảm xuống. Khuyến nghị không nên sử dụng bánh xe có đường kính lớn hơn.
5 Thiết kế bánh răng
Việc lựa chọn phương pháp tính toán thiết kế đối với các bánh răng dành cho các nhà sản xuất là người có trách nhiệm chỉ ra căn nguyên của phương pháp được chọn, các tải trọng phải xét đến
Mong rằng sự tư vấn của bộ phận tư vấn an toàn sẽ giúp bạn lựa chọn phương án thích hợp nhất để giải quyết những vướng mắc của mình. Vui lòng liên hệ Tổng đài tư vấn pháp luật miễn phí 1900 0340 để nhận được ý kiến tư vấn chính xác nhất.
–
Nếu quý vị cần thêm thông tin thì vui lòng liên hệ Trung tâm ứng phó sự cố an toàn môi trường
Hotline: 1900 0340 | Tel: 0903 063 599 (Ms Vân)
Email: trungtam@ungphosuco.vn
Bình luận