MUKAVEMET HESAPLARI ÜRÜN KODU MAKİNA ADI : 20+5 TON : ÇİFT KİRİŞLİ GEZER KÖPRÜLÜ VİNÇ İÇİNDEKİLER ÇELİK YAPI ANALİZİ (VİNÇ KÖPRÜSÜ) TEKER HESAPLARI HALAT HESAPLARI KANCA BLOĞU HESABI TAMBUR HESAPLARI SAYFA
VİNÇ ÖZELLİKLERİ - Kaldırma Yükü : 20 ton - Kaldırma Yüksekliği : 7 metre - Aks Açıklığı : 15 metre - Kaldırma Hızı : 3 mt/dk - Araba Yürüme Hızı : 15 m/dk - Köprü Yürüme Hızı : 20 m/dk - Besleme Gerilimi : 380 volt/50 Hz. - Kumanda Voltajı : 220 volt - Halat Donanımı : 1/6-18 mm (20 ton) - Halat Donanımı : 1/4-10 mm (5 ton) ÇELİK YAPI ANALİZİ Ağırlıkların Dağılımı : Kaldırılan Yük : 20.000 kg. Tek Köprü : 6.340 kg. Araba Ağırlığı : 1.900 kg. Takribi Toplam Ağırlık : 8.240 kg Çalışma Ağırlığı : 20.000 kg Yüklü Ağırlık : 28.240 kg
Düşey Yükler : γ : Dinamik Sabit. V L : 0.0667 m/s γ : 1.15 (FEM T-1.2211) ε : 0.6 (Gezer vinçler için) Düşey yüklerin etkisi hesaplanırken, çalışan yükler dinamik sabit ile çarpılır. Toplam gerilmeler bulunurken ise (M) faktörü ile çarpılır. Düşey Yük = FG + γ. FL Buna göre: Düşey Yük = 8240 + (1.15).20000 = 31240 kg Yatay Yükler : a) Araba yürümesinden meydana gelen kuvvetler : Bu hareketlerde, çevrilen tekerlerin çevresinden hareket yönünde etki yapan yatay kuvvetler hesaba katılmalıdır. Göz önünde bulundurulacak yatay kuvvet tahrik edilen veya frenlenen tekerlerin tekerlek yükünün en az 1/30 u veya en çok 1/4 ü olabilir. (FEM 1,2311) Fmax : 1100 kg olarak alınmıştır.
b) Köprü Yürümesinden meydana gelen kuvvetler : Bu hareketlerde, çevrilen tekerleklerin çevresinden hareket yönünde etki yapan yatay kuvvetler hesaba katılmalıdır. Göz önünde bulundurulacak yatay kuvvet tahrik edilen veya frenlenen tekerleklerin tekerlek yükünün en az 1/30 u veya en çok 1/4 ü olabilir. (FEM 1,2311) Fmax : 1685 kg olarak alınmıştır. c) Yürüme sırasındaki yatay yan kuvvetler: Eğer iki vinç tekerleği ray üzerinde hareket ediyorsa, ray doğrultusunda dik ve yatay olarak meydana getirilen bir kuvvet çiftinin momenti hesaplara katılmalıdır. Bu momenti meydana getiren kuvvetler, tekerleklerin yüklenmelerinin dingil aralığı (P) nin tekerlek aralığı (a) ya oranına bağlı olan bir (x) katsayısı ile çarpılması ile elde edilir. Ray açıklığı (P) : 1250 mm Teker açıklığı (a) : 2130 mm P/a : 0.58 P a
Buna göre x = 0.2 (FEM 1,233) Fy = 880 kg Rüzgar etkisine göre yükler : P : Rüzgar kuvveti (kp) A : Taşıyıcı sistem elemanlarının m 2 olarak net rüzgar yüzeyi. q : kp/m 2 olarak dinamik basınç (FEM T-1,2411) c : Dinamik katsayı (FEM T-1,2412) Kısımlar A (m 2 ) c c.a Köprü 13.5 1.2 16.2 Başlıklar 0.5 1.3 0.65 Kaldırma Grubu 2 1.4 2.8 Etkili rüzgar alanı: 19.65 m 2 q = 80 kg/m 2 Buna göre rüzgar etkisi ile meydana gelen yük: P = 1572 kg olarak hesaplanır. Eğer bir kiriş veya bir kirişin bir kısmı, diğer bir kiriş tarafından rüzgar etkisinden korunuyorsa, bu kirişin rüzgar basıncı (n) azaltma kat sayısı değerinin göz önünde bulundurulması ile hesaplanır. Bu (n) kat sayılarının büyüklüğü, (b), (h), ve (A/Ae) oranına bağlıdır.
A : Kirişin net yüzey alanını Ae : Kirişin brüt yüzey alanını h : Kiriş yüksekliğini b : Birbiri arkasında duran rüzgar yüzeylerinin aralığını belirtir. b h b h (n) katsayılarının değerleri FEM T-1,2413 de verilmiştir. Buna göre ; n = 0.2 Bu bilgiler altında eğer vincimiz çift kirişli olduğundan yukarıda hesaplanan rüzgar kuvveti düzeltilmelidir. Pn = nxp = 314.4 Toplam rüzgar kuvveti ise bu iki kuvvetin toplamıdır. P = 1886.4 YÜKLEME HALLERİ : Hesaplarda üç yükleme hali göz önüne alınacaktır. a) Rüzgarsız normal işletme b) Vinç işletmesinde en büyük emniyetli rüzgar şiddeti ile normal işletmesi c) Fevkalade yükleme.
a) Rüzgarsız normal işletme ; FEM 1.31 e göre toplam gerilme aşağıdaki şekilde hesaplanır : S = M(SG - γ SL - SH) Burada; M : Yükseltme katsayısı (FEM T-1.34) SG SL SH : Vincin kendi ağırlığının meydana getirdiği gerilme. : İşletme yükünün meydana getirdiği gerilme. : Yatay hareketlerden meydana gelen gerilmeler. İçin kullanılmıştır. Köprünün en kritik yüklü durumu aşağıdaki gibidir. A Q Q L/2 L 1- Çalışma ağırlığından doğan gerilmeler: Bu gerilmelerde hesaba katılan ağırlıklar kaldırılan yük ve arabanın ağırlığının toplamıdır ve yüklerin yerleşimi yukarıdaki gibidir. Ayrıca bu yükler dinamik sabit ile çarpılacaktır. Maksimum moment : Mmax = Q.[(L/2)-(A/2)] Q = 5475 kg (teker başına düşen yük) L = 15000 mm (kirişin boyu)
A = 2130 mm (eksen aralığı) Mmax = 3,5.10 7 kg.mm Kirişteki gerilme buna bağlı olarak ; SL = M/Wx SL = 6.603 1- Vincin kendi ağırlığından meydana gelen gerilmeler : W L Maksimum moment; Mmax = W*L/8 Formülü ile hesaplanır Mmax = 1,5.10 7 kg.mm Meydana gelen gerilme ise ; SG SG = Mmax/Wx =2,83 olarak hesaplanır. 3- Yatay yüklerden meydana gelen gerilmeler ; a) Araba yürümesinden meydana gelen gerilmeler : Kirişin kesit alanı : A = 21344 mm 2 Uygulanan kuvvet : F = 1100 kg Bu momentin sonucunda yaratılan gerilme ise ; S1 = F/A = 0.0515 kg/mm 2
b) Köprü yürümesinden meydana gelen gerilme ; Fk F=Fk Fk Fk : Minimum teker yükü. DIN 15058 e göre maksimum moment : M = 0.3(L/4).(Pk Pa/2) Pk Pa = Köprü ağırlığı : 8240 kg = Araba ağırlığı : 1900 kg M = 8201250 S2 = M/Wy = 2.27 kg/mm 2 c) Yürüme sırasında meydana gelen yatay kuvvetin yarattığı gerilme : Bu kuvvetin yarattığı moment : M = F.r dir. Burada F : Yatay kuvvet r : Arabanın teker yarıçapıdır. M = 96800 kg.mm
Yaratılan gerilme ise : S3 = M/Wy S3 = 0.026 kg/mm 2 Toplam yatay yüklerden meydana gelen gerilme ise : SH = S1 + S2 + S3 = 2.346 kg/mm 2 Toplam gerilme : Toplam gerilme hesaplanırken M yükseltme katsayısının değeri belirlenmelidir. Bu da FEM cetvel T-1.34 de belirtilmiştir. Buna göre ; M = 1 Toplam gerilme ise ; ST = M(SG + γ SL +SH) ST = 12.76 kg./mm 2 b) Rüzgar ile Vinç İşletmesi : Bu yükleme halinde rüzgarın oluşturduğu yük göz önüne alınır. Bu kuvvet yukarıda hesaplanmıştır. P = Fw = 1886 kg Bu kuvvetin kreynin tepesinde oluşturacağı moment ; M = Fw.L = 1,19. 10 6 kg.mm
Bu momentten dolayı yatay yüklerin oluşturduğu gerilme ; SW = M/WX SW = 0,22 kg/mm 2 Toplam gerilme ise rüzgarın oluşturduğu gerilmeyi daha önce hesaplanan gerilmeyi ekleyerek bulunur. ST = 12,98 kg/mm 2 c)fevkalade Yüklemeler Altındaki Vinç : 1- Dinamik test durumu : Vinç çalışan yüklerin altında dinamik olarak test edilir. FEM 1.61 Buna göre ; ST = 15,6 kg/mm 2 olarak hesaplanır. 2- Statik test durumu : Vinç statik yüklerin altında statik olarak test edilir. FEM 1.62 Buna göre ; ST = 18,17 olarak hesaplanır. SONUÇ 1. hal için hesaplanan gerilme değeri = 12,76 < 16 kg/mm 2 2. hal için hesaplanan gerilme değeri = 12,98 < 16 kg/mm 2 3. hal için hesaplanan gerilme değeri = 15,6 < 21,6 kg/mm 2 Burada görüldüğü gibi her hal için hesaplanan gerilme değerleri kendilerine karşılık gelen emniyet gerilmelerinden bir hayli küçüktür. Sonuç olarak üst kiriş mukavemet açısından güvenlidir.
SEHİM KONTROLÜ : a) Araba tekerlerindeki yüke göre sehim hesabı ; Bu duruma göre yüklerin durumu aşağıdaki gibidir. A L/2 Q Q A L I = 2,4.10 9 Q = 5475 kg (teker başına düşen yük) L = 15000 mm (kiriş boyu) A = 6435 mm E = 21000 Bu yükleme durumuna göre maksimum sehim ; y = Q.A.(4.A 2 3.L 2 ) / 24.E.I y = 14,8 mm 1/1000 oranından yüksek olduğu için vinç sehim yönünden güvenlidir.
3) Başlıkların Kontrolü Lk Lb Lb Lstn Lstn = 3000 mm Lk Lb t = 1250 mm = 200 mm = 8 mm (sacın et kalınlığı) B B =175 mm A =265 mm t =8 mm A I = 66.10 6 mm 4 WX = 498113
a) Başlıkların mukavemet açısından kontrolü : Lstn = 3000 mm Lk = 1250 mm Wxx = 498113 mm 3 A = 6784 mm 2 Başlık ağırlığı = 450 kg Ft = M( γ. Fy. FK ) Fy : Kaldırılan yük Fx : Ölü yüklerin ağırlığı Ft = 12745 kg (maksimum moment değeri ise) Mmax = Q.[(2.Lstn-Lk)/2] 2 / 2.Lstn Mmax = 1198163 km.mm Çekme gerilmesi değeri ise ; σ = Mmax / Wxx σ = 2.5 kg/mm 2 Kayma gerilmesi aşağıdaki şekilde hesaplanabilir ; T = FT / A = 12745/6784 =1,87 kg/mm 2 Toplam gerilme ise ; σ B = ó 2 2 + 3. T σ B = 4,03 kg/mm 2 Hesaplanan bu değer emniyet gerilmesi olan 20 kg/mm 2 den küçük bir değer olduğundan baş kirişler oldukça emniyetlidir.
b) Başlıkların sehim yönünden kontrolü : Çift kirişli vinçlerde başlık üzerindeki kuvvetlerin yerleşimi aşağıdaki gibidir : A Lk A Lstn Bu duruma göre maksimum sehim aşağıdaki formül yardımı ile hesaplanır : y = Q.A.(4.A 2 3. Lstn 2 ) / 24. E. I y = 0,01 1/1000 e göre sehim yönünden emniyetlidir. KALDIRMA DÜZENEĞİ HESABI 1- Halat Hesabı(20 ton için) 2- Halat Hesabı(5 ton için) 3- Tambur Hesabı(20 ton için) 4- Tambur Hesabı(5 ton için) 5- Kanca Bloğu Hesabı(20 ton) 6- Kanca Bloğu Hesabı(5 ton)
1- Halat Hesabı (20 tonluk: 18 mm lik tel halat) d = k s d = halat çapı (mm) k = katsayı (0,3-0,4) kabul (0,35) DIN 15401 S = Bir halata gelen yük (kg) Kanca 1/6 donanım seçilmiştir. Kaldırma mekanizması DIN 15401 e göre düzenlenmiştir. Tahrik sınıfı FEM-2 e göre düzenlenmiştir. S = Q / 6 = 3333 kg. Seçilen halat 18 mm çapındadır. Buna göre halatın kopma yükü 23100 kg/mm dir. Emniyet Katsayısı : E = 23100/3333 = 6,9 defa emniyetlidir. 2- Halat Hesabı (5 tonluk: 10 mm lik tel halat) d = k s d = halat çapı (mm) k = katsayı (0,3-0,4) kabul (0,35) DIN 15401 S = Bir halata gelen yük (kg) Kanca 1/4 donanım seçilmiştir. Kaldırma mekanizması DIN 15401 e göre düzenlenmiştir. Tahrik sınıfı FEM-2 e göre düzenlenmiştir. S = Q / 4 = 1250 kg. D = 12,4 mm Seçilen halat 10 mm çapındadır. Buna göre halatın kopma yükü 8040 kg/mm dir. Emniyet Katsayısı : E = 8040/1250 = 6,4 defa emniyetlidir.
3- Tambur Hesabı (20 ton için) DT = CT. s ise CT = 5 ; 9 Kabul(7) DT = 404 mm Seçilen tambur çapı : 404 mm dir. Tambur devir sayısı : nt = Wp / П. DT ise ; Wp = Ip. V Ip = Donanım Sayısı : 6 V = Kaldırma Hızı : 3 m/dk nt = 14,32 d/dk Tambur Et Kalınlığı: A = t. w ise S/ σ em ise t = 20 mm σ em = 1400 kg/cm 2 W = A / t = 2,38/2 = 1,19 cm yaklaşık 12 mm Seçilen tambur et kalınlığı 16 mm olduğundan emniyetlidir. 4- Tambur Hesabı (5 ton için) DT = CT. s ise CT = 5 ; 9 Kabul(7) DT = 247 mm Seçilen tambur çapı : 270 > 247 mm olduğu için emniyetlidir. Tambur devir sayısı : nt = Wp / П. DT ise ; Wp = Ip. V Ip = Donanım Sayısı : 4
Tambur Et Kalınlığı: A = t. w ise S/ σ em ise t = 12 mm σ em = 1400 kg/cm 2 W = A / t = 0,9/1,2 = 0,75 cm yaklaşık 7,5 mm Seçilen tambur et kalınlığı 11 mm > 7,5 mm olduğundan emniyetlidir. 5- Kanca Bloğu Hesabı(20 ton için) σ Ç = 4.Q/ П. d 2 σ Ç = 298 kg/cm 2 d = 92 mm Kullanılan kanca çapı 100 mm > 92 mm emniyetlidir. 7- Kanca Bloğu Hesabı(5 ton için) σ Ç = 4.Q/ П. d 2 σ Ç = 298 kg/cm 2 d = 46 mm Kullanılan kanca çapı 50 mm > 46 mm emniyetlidir.