TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY ĐÀO GẦU NGHỊCH HỆ THỐNG THỦY LỰC DUNG TÍCH GẦU 0.8M3

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY ĐÀO GẦU NGHỊCH HỆ THỐNG THỦY LỰC DUNG TÍCH GẦU 0.8M3 đầy đủ có bản vẽ tính toán chuẩn bản đầy đủ

TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÀO MỘT GẦU

Tổng quan chung về công tác đất và máy làm đất

Công nghiệp chế tạo máy nói chung, máy làm đất nói riêng là nền công nghiệp còn non trẻ và quá trình phát triển của nó đồng hành với quá trình phát triển của các ngành khoa học và công nghiệp của loài người

Bức tranh tổng thể của ngành chế tạo máy làm đất có thể chia thành các giai đoạn chính:

A, Giai đoạn 1: Thế kỷ XVI đến thế kỷ XVIII

Xuất hiện những phương tiện cơ giới và cơ giới hoá đầu tiên dùng trong khâu làm đất, động lực dùng trên các phương tiện cơ giới lúc đó chủ yếu là sức người, sức ngựa và bước đầu dùng động cơ hơi nước Loài người đã chế tạo và sử dụng máy đào một gầu q = 0,75 m 3 đầu tiên

B, Giai đoạn 2: Thế kỷ XIX đến năm 1910

Trong giai đoạn này cùng với sự phát triển các công trình xây dựng lớn, nhất là công trình xây dựng giao thông, giao thông đường sắt, xuất hiện máy đào một gầu quay toàn vòng 360 0 – chạy trên ray, cùng các loại máy làm đất khác

C, Giai đoạn 3: Từ sau năm 1910

Khâu làm đất trong công tác xây dựng đã được tiến hành cơ giới hoá ở mức độ ngày càng cao do xuất hiện nhiều loại máy làm đất như: máy đào đất quay toàn vòng 360 0 , di chuyển bằng bánh lốp, bánh xích kể cả máy đào di chuyển bằng thiết bị tự bước Đồng thời để đáp ứng khối lượng công tác đất ngày càng lớn trong xây dựng cơ bản Nền công nghiệp đã chế tạo nhiều loại máy làm đất có chức năng, công dụng, kết cấu khác nhau

Xu hướng phát triển máy làm đất trong giai đoạn này là nâng cao năng suất làm việc, tăng vận tốc di chuyển máy và vận tốc làm việc; sử dụng vật liệu kim loại, phi kim loại chất lượng cao để giảm khối lượng riêng của máy, nâng cao độ tin cậy của các chi tiết máy, giảm thời gian bảo dưỡng trong quá trình sử dụng, hoàn thiện các thiết bị động lực và truyền động cùng các hệ thống khác trên máy, chế tạo các bộ công tác (thiết bị làm việc) thay thế để máy có thể làm việc ở các điều kiện, chế độ khác nhau (tức là vạn năng hoá máy làm đất) nên năng suất làm việc của máy ngày càng được nâng cao trên máy tăng lên kéo theo hiệu suất làm việc của máy tăng lên Cũng với việc không ngừng cải tiến, hoàn thiện về nguyên lý, kết cấu, người ta còn sử dụng các bộ phận, các máy cơ sở được chế tạo theo tiêu chuẩn, theo môdun để hoà nhập xu hướng thống nhất hoá, tiêu chuẩn hoá và vạn năng hoá ngành sản xuất máy làm đất

1.1.2 Ý nghĩa cơ giới hoá công tác đất

Trong xây dựng cơ bản: xây dựng dân dụng, công nghiệp, xây dựng giao thông, xây dựng thuỷ lợi… Đối tượng thi công trước tiên có khối lượng lớn – có thể nói lớn nhất là công tác đất Trong các công trình xây dựng, đất là đối tượng được xử lý với các phương pháp, mục đích khác nhau nhưng có thể tập hợp theo các quy trình công nghệ chính: Đào – Khai thác, vận chuyển, đắp, san bằng và đầm chặt Trong đó, máy đào gầu nghịch thi công chủ yếu ở khâu Đào – Khai thác

Cơ giới hoá công tác đất có ý nghĩa trọng yếu và đó là vấn đề cấp bách, cần thiết do khối lượng công việc rất lớn, đòi hỏi nhiều nhân lực, lao động nặng nhọc, ảnh hưởng đến tiến độ thi công và năng suất lao động nói chung

Nhiệm vụ chủ yếu của cơ giới hoá là nâng cao năng suất lao động như V.I Lênin nói “ Năng suất lao động là điều kiện quan trọng và cơ bản nhất để xã hội mới chiến thắng xã hội cũ”

Cơ giới hoá là biện pháp chủ yếu chứ không phải là biện pháp duy nhất nhằm tăng năng suất lao động

Năng suất lao động còn có thể tăng lên bằng cách hoàn chỉnh quy trình công nghệ đã ổn định thì áp dụng cơ giới hoá tiến tới tự động hoá khâu làm đất là biện pháp chủ yếu để tăng năng suất lao động Do vậy, có thể rút ra một số ý nghĩa của cơ giới hoá công tác đất:

- Cơ giới hoá là bước đầu tiên và là một trong những biện pháp chủ yếu để tăng năng suất lao động trong khâu làm đất

- Là biện pháp chính giảm nhẹ cường độ lao động cho công nhân Ngoài ý nghĩa trên, việc cơ giới hoá công tác đất còn góp phần:

- Nâng cao chất lượng công trình xây dựng

- Giảm đáng kể diện hoạt động trên công trường

- Dễ dàng áp dụng tiêu chuẩn hoá, tiến hành công xưởng hoá các công đoạn của quá trình sản xuất, góp phần thực hiện thành công chủ trương công nghiệp hoá

- Đồng thời áp dụng cơ giới hoá khâu làm đất còn tiền hành được các công việc mà lao động thủ công không làm được hoặc khó làm được

Cơ giới hoá khâu làm đất thường thực hiện bằng các hình thức sau:

- Máy và thiết bị cơ khí (Máy xúc, máy cạp, máy nỉ…)

- Máy và thiết bị thuỷ lực (Súng phun thuỷ lực, tầu hút bùn…)

- Chất nổ (mìn phá đá…)

- Dòng điện cao tần, siêu âm …(phá tan vỡ đất)

Cơ giới hoá khâu làm đất bằng máy và thiết bị cơ khí (phương pháp cơ học) là phổ biến nhất vì tính phổ biến và phổ cập của nó, đồng thời năng lượng tiêu tốn tính cho 1m 3 đất rất nhỏ chỉ bằng khoảng 0,05 ÷ 0,3 KW.h

Năng lượng tiêu tốn khi dùng phương pháp thuỷ lực cao hơn nhiều – khoảng 0,2 ÷ 2 KW.h, có khi còn cao hơn, như đối với đất chặt lên tới 3 ÷ 4 KW.h

Trên các công trình xây dựng, cơ giới hoá khâu làm đất bằng phương pháp cơ học chiếm khoảng 80 ÷ 85%, bằng phương pháp thuỷ lực khoảng 7 ÷ 8% và dùng chất nổ chỉ 1 ÷ 3%, còn lại là các phương pháp khác

1.1.3 Phân loại máy làm đất theo công dụng

Máy làm công tác chuẩn bị: Máy xới tơi đất, máy dọn mặt bằng, máy cắt xén, nhổ gốc cây và gom phế liệu

Máy đào đất: Dùng để đào và xúc đất đổ vào phương tiện hoặc đổ thành đống

- Máy đào 1 gầu: Gầu thuận, nghịch, gầu dây, gầu ngoạm, gầu bào

- Máy đào nhiều gầu: Hệ xích, hệ rôto

Máy đào và vận chuyển đất: Máy đào đất rồi gom lại thành đống hoặc chuyển đi và san thành từng lớp Ví dụ: Máy ủi, máy san, máy cạp …

Máy đầm đất: Dùng để lèn chặt đất, bao gồm máy lu bánh cứng trơn, bánh lốp, bánh vấu(lu chân cừu)

Máy thi công đất bằng phương pháp thủy lực: Súng phun thủy lực, tàu hút bùn.

Tổng quan chung về máy đào

1.2.1 Công dụng và phạm vi của máy đào một gầu

Máy đào một gầu chủ yếu dùng để đào và khai thác đất, cát phục vụ công

Tùy vào cơ cấu di chuyển và công dụng máy đào có thể làm việc trên nhiều loại địa hình khác nhau và trong nhiều điều kiện làm việc khác nhau

1.2.2 Phân loại máy đào một gầu a) Phân theo dạng thiết bị làm việc:

- Máy đào gầu thuận:làm việc tại những nơi cao hơn mặt bằng đứng của máy

- Máy đào gầu nghịch:làm việc ở những nơi thấp (hoặc cao) hơn mặt bằng đứng của máy

- Máy đào gầu dây:làm việc ở những nơi thấp hơn mặt bằng đứng của máy

- Máy đào gầu ngoặm:làm việc ở những nơi thấp (hoặc cao) hơn mặt bằng đứng của máy

- Máy xúc lật b) Phân loại theo hệ thống di chuyển:

- Máy đào di chuyển bánh xích

- Máy đào di chuyển bánh phao

- Máy đào di chuyển tự bước c) Phân loại theo dung tích gầu:

- Loại lớn:q >2 m 3 d) Phân loại theo hệ thống dẫn động thiết bị làm việc:

- Máy đào một gầu dẫn động cơ khí

- Máy đào một gầu dẫn động thủy lực e) Phân loại theo động cơ trang bị trên máy:

- Máy đào một gầu trang bị một động cơ

- Máy đào một gầu trang bị nhiều động cơ

- Máy đào một gầu trang bị tổ hợp f) Phân loại theo công dụng:

- Máy đào một gầu thông dụng

- Máy đào một gầu chuyên dùng.

Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế

1.3.1 Các phương án lựa chọn a Máy đào gầu nghịch bánh lốp, truyền động cơ khí

Hình 1.1 Sơ đồ kết cấu máy đào gầu nghịch bánh lốp, truyền động cơ khí

1.cơ cấu di chuyển bánh lốp; 2 Cơ cấu quay; 3.Bàn quay; 4.Gầu; 5.Đòn gánh; 6.Tay cần; 7.Cần; 8.Cụm puly đầu tay cần; 9.Cáp nâng hạ cần; 10.Puly đổi hướng cáp; 11 Cáp kéo gầu; 12.Thanh chống; 13.Cáp nâng hạ thanh chống; 14.Cabin; 15.Cơ cấu kéo gầu; 16.Cơ cấu nâng hạ cần; 17.Cơ cấu nâng hạ thanh chống;18 Động cơ và các bộ truyền động;19 Đối trọng

+ Có thể di chuyển một quãng đường dài dễ dàng, nhanh chóng Có thể di chuyển nhiều với quãng đường dài với vận tốc tối đa đạt 30 - 40 km/h

+ Khó di chuyển, làm việc trong môi trường có nhiều bùn, đất

+ Độ ổn định kém, chỉ di chuyển được ở những nơi có địa hình phẳng.Đặc biệt, với truyền động cơ khí công xuất của máy đào sẽ không cao b Máy đào gầu nghịch bánh lốp, truyền động thủy lực

Hình 1.2 Sơ đồ kết cấu máy đào gầu nghịch bánh lốp truyền động thủy lực

1.Cơ cấu di chuyển bánh lốp; 2 Cơ cấu quay; 3 Bàn quay; 4.Đối trọng; 5.Động cơ; 6.Cabin ;7 Cần; 8 Xylanh điều khiển cần; 9 Xylanh điều khiển tay cần; 10 Tay cần;

+ Có thể di chuyển một quãng đường dài dễ dàng, nhanh chóng Có thể di chuyển nhiều với quãng đường dài với vận tốc tối đa đạt 30 - 40 km/h

+ Có công suất làm việc lớn hơn so với truyền động cơ khí

- Khó di chuyển, làm việc trong môi trường có nhiều bùn, đất

- Độ ổn định kém, chỉ di chuyển được ở những nơi có địa hình phẳng c Máy đào gầu nghịch bánh xích, truyền động cơ khí

Hình 1.3 Sơ đồ kết cấu máy đào gầu nghịch bánh xích, truyền động cơ khí

1.Cơ cấu di chuyển bánh xích; 2.Cơ cấu quay;3 Bàn quay;4 Gầu;5 Đòn gánh; 6 Tay cần; 7 Cần ;8.Cụm puly đầu tay cần; 9.Cáp nâng hạ cần; 10.Puly đổi hướng cáp; 11.Cáp kéo gầu; 12 Thanh chống; 13.Cáp nâng hạ thanh chống; 14.Cabin; 15.Cơ cấu kéo gầu; 16.Cơ cấu nâng hạ cần; 17 Cơ cấu nâng hạ thanh chống; 18.Động cơ và các bộ truyền động; 19 Đối trọng

+ Có thể làm việc trên nhiều dạng địa hình khác nhau như: phá dỡ công trình, san lấp mặt bằng khai thác khoáng sản

+ Dễ di chuyển trên các dạng địa hình khác nhau

+ Kích cỡ phong phú thích hợp với mọi như cầu

+ Khả năng di chuyển trong đoạn đường dài kém, thường mất quá nhiều thời gian, chi phí vận chuyển máy cao

+ Công xuất hoạt động của máy kém hơn truyền động thủy lực d Máy đào gầu nghịch bánh xích, truyền động thủy lực

Hình 1.4 Sơ đồ kết cấu máy đào gầu nghịch bánh xích, truyền động thủy lực

1.Cơ cấu di chuyển bánh lốp;2 Cơ cấu quay;3 Bàn quay;4 Đối trọng; 5 Động cơ; 6.Cabin;7 Cần; 8.Xylanh điều khiển cần; 9.Xylanh điều khiển tay cần; 10.Tay cần; 11.Xylanh quay gầu;

+ Có thể làm việc trên nhiều dạng địa hình khác nhau như: phá dỡ công trình, san lấp mặt bằng khai thác khoáng sản

+ Dễ di chuyển trên các dạng địa hình khác nhau

+ Kích cỡ phong phú thích hợp với mọi như cầu

+ Công xuất làm việc lớn hơn nhiều so với truyền động cơ khí

+ Khả năng di chuyển trong đoạn đường dài kém, thường mất quá nhiều thời gian, chi phí vận chuyển máy cao

1.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế

Dựa theo 4 phương án trên ta nhận thấy việc sử dụng máy đào gầu bánh xích truyền động thủy lực có rất nhiều các ưu điểm cũng như phù hợp với đề tài được giao

Vì vậy ta lựa chọn phương án thiết kế là phương án 4: máy đào gầu nghịch bánh xích truyền động thủy lực.

Sơ đồ và nguyên lý của máy đào gầu nghịch bánh xích truyền động thủy lực

Sơ đồ kết cấu máy đào gầu nghịch dẫn động thuỷ lực

Hình 1.5 Sơ đồ kết cấu Máy đào gầu nghịch

1 Cơ cấu di chuyển; 2.Cơ cấu quay; 3.Bàn quay; 4.Xilanh nâng hạ cần; 5.Gầu; 6.Thanh đẩy;

7.Xilanh nâng hạ tay cần; 8.Tay cần; 9.Xilanh co duỗi tay cần; 10.cần; 11.cabin; 12.Động cơ; 13.Đối trọng

Kết cấu của máy gồm hai phần chính: phần máy cơ sở (máy kéo xích) và phần thiết bị công tác (thiết bị làm việc)

Phần máy cơ sở: Cơ cấu di chuyển (1) chủ yếu di chuyển máy trong công trường Nếu cần di chuyển máy với cự ly lớn phải có thiết bị vận chuyển chuyên dùng Cơ cấu quay (2) dùng để thay đổi vị trí của gầu trong mặt phẳng ngang trong quá trình đào và xả đất Trên bàn quay (3) người ta bố trí động cơ, các bộ truyền động cho các cơ cấu…Cabin(11)nơi tập trung cơ cấu điều khiển toàn bộ hoạt động của máy Đối trọng (13) là bộ phận cân bằng bàn quay và ổn định của máy

Phần thiết bị công tác: Cần (10) một đầu được lắp khớp trụ với bàn quay còn đầu kia được lắp khớp với tay cầm Cần được nâng lên hạ xuống nhờ xi lanh duỗi được nhờ xi lanh (4) Điều khiển gầu xúc (5) nhờ xi lanh (7) Gầu thường được lắp thêm các răng để làm việc ở nền đất cứng có những trường hợp máy làm việc ở nơi cao hơn, nhưng nền đất mềm và chỉ có xy lanh quay tay gầu để cắt đất) Đất được xả qua miệng gầu Máy làm việc theo chu kỳ và trên từng chỗ đứng Một chu kỳ làm việc của máy bao gồm những nguyên công sau: Máy đến vị trí làm việc Đưa gầu vươn xa máy và hạ xuống, răng gầu tiếp xúc với nền đất Gầu tiến hành cắt đất và tích đất vào gầu từ vị trí I đến vị trí II nhờ xi lanh 9 hoặc kết hợp với xi lanh 4

Quỹ đạo chuyển động của răng gầu trong quá trình cắt đất là một đường cong Chiều dày phoi cắt thông thường thay đổi từ bé đến lớn Vị trí II gầu đầy đất và có chiều dày phoi đất lớn nhất Đưa gầu ra khỏi tầng đào và nâng gầu lên nhờ xi lanh 4 Quay máy về vị trí xả đất nhờ cơ cấu quay 2 Đất có thể xả thành đống hoặc xả vào thiết bị vận chuyển Đất được xả ra khỏi miệng gầu nhờ xilanh

7 Quay máy về vị trí làm việc tiếp theo với một chu kỳ hoàn toàn tương tự

1.4.3 Giới thiệu và chọn máy cơ sở a, Các loại máy đào một gầu dẫn động thủy lực tương tự máy thiết kế

- Máy đào gầu nghịch DX 225 LC do hãng DOOSAN (Hàn Quốc) chế tạo Máy có thể lắp các gầu với dung tích q = (0,51- 1,4m 3 , với công suất động cơ 116 kW

- Máy đào gầu nghịch 320DL do hãng CATERPILLAR (Hoa Kỳ) chế tạo Máy lắp được với các loại gầu với dung tích q = 0,55 – 1,57, trong đó, gầu tiêu chuẩn có q=1m 3 Máy có công suất 110kW

- Máy đào gầu nghịch PC 200 do hãng KOMATSU (Nhật Bản) chế tạo Máy có thể lắp các gầu với dung tích q = 0,52 – 1,8m 3 , dung tích gầu tiêu chuẩn là q=1,4m 3 Công suất động cơ là 184kW

- Máy đào gầu nghịch SK 200-8 do hãng KOBELCO (Nhật Bản) chế tạo Máy có thể lắp các gầu với dung tích q= 0,51 – 1,3m 3 , dung tích gầu tiêu chuẩn q- Máy đào gầu nghịch ZX 200H-3 do hãng HITACHI (Nhật Bản) chế tạo Máy có thể lắp các gầu với dung tích q= 0,51 – 1,2m 3 , dung tích gầu tiêu chuẩn 10,8 m 3 Công suất động cơ 122 kW.

Giới thiệu về máy tham khảo thiết kế tổng thể

Máy cần thiết kế là máy đào gầu nghịch, bánh xích, truyền động thủy lực Chọn máy SK200-8 của hãng KOBELCO của Singapore có cơ cấu di chuyển bánh xích vì đáp ứng được yêu cầu công việc của máy thiết kế và tính kinh tế cao

Hình 1.6 Máy cơ sở SK200-8

Thông số kỹ thuật của máy đào Kobelco SK-200 :

Trọng lượng toàn bộ 19,6 tấn (với loại bánh xích rộng 600 mm)

Tốc độ quay 13 Vòng/phút

Tốc độ di chuyển 4 (số 1) km/h ; 5,5 (số 2) km/h

Chiều dài toàn bộ 4835 mm

Bề rộng toàn bộ 2710 mm

Chiều dài toàn bộ của xích 4170 mm

Khoảng cách tâm của máy 2850 mm

Khoảng cách tâm của xích 3371 mm

Bề rộng của mắt xích / Áp lực lên mặt đất

* Đế có gân : 600 / 0,44 (mm; KG/cm 2 ) Động cơ :

Hãng sản xuất / kiểu mẫu MITSUBISHI 6D31T

Loại 4 kỳ làm mát bằng nước, phun trực tiếp, tuabin tăng áp bằng khí xả Công suất đầu ra 114 kW (155 /2,000 ps;vg/ph)

Mô men lớn nhất 47 / 1700 KGm;vg/ph

Dung tích tổng cộng 4948 cc

Tiêu thụ nhiên liệu 165 g / psh

Sức chứa thùng nhiên liệu 370 L

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG THỂ 19 2.1 Xác định và lựa chọn các thông số cơ bản của máy

Xác định lực tác dụng lên các cơ cấu

2.3.1 Tính lực tác dụng lên xylanh co duỗi tay cần

Lực tác dụng lên tay cần lớn nhất ở cuối quá trình đào, tại thời điểm phoi cắt có chiều dày lớn nhất, cánh tay đòn r4 là nhỏ nhất đỉnh răng gầu cùng cao độ với khớp O2 ( theo hình 2.4)

Viết phương trình cân bằng momen đối với khớp O2 của hệ gầu - tay cần:

Trong đó: P01, P02 : lực cắt đất đã tính ở trên, P01= 10,2 kN, P02= 4,08 kN;

= = (kN) Với đất cấp IV: = 19 – 20 kN/ là trọng lượng riêng của đất

Chọn 𝛾 = 19 kN/m 3 (bảng 1-4 –MLDMLĐ) ; kt : Hệ số tơi của đất, kt = 1,35

+ k d :Hệ số làm đầy gầu, k d = 1 (bảng 1-12 – MLDMLĐ)

+ G g +d : là trọng lượng gầu và đất G g +d = 7,85+ 14,1= 21,95 (kN)

+ G tc : là trọng lượng tay cần, G tc = 8,16 kN r 1 ,r 2 ,r 3 ,r 4 là các cánh tay đòn của các lực tương ứng như hình 2.4 r 1=0,53 m; r 2= 3,6m; r 3= 4,325 m; r 4= 0,413 m ;

Thay vào ta được : Ptc = 8,16.0,53 + 21,95.3, 6 +10, 2.4,325

2.3.2 Tính lực tác dụng lên xilanh nâng hạ cần

Lực tác dụng lên xylanh nâng cần được tính trong trường hợp gầu đã đầy đất sau khi kết thúc quá trình đào Nghĩa là P01, P02 đều bằng không Viết phương trình cân bằng momen đối với khớp O1 của hệ thiết bị làm việc (cần-tay cần-gầu) ta có:

2.3.3 Tính lực tác dụng lên xilanh quay gầu

Lực tác dụng lên xilanh quay gầu được xác định trong trường hợp gầu xúc đất bằng cách chỉ quay gầu quanh khớp O3 Lực quay gầu lớn nhất ở cuối quá trình đào, đỉnh răng gầu ở cùng độ cao với khớp O3.(trong trường hợp này ta tính toán với cấp đất II)

G g +d là trọng lượng gầu và đất, G g +d = 21,95 kN

G c là trọng lượng cần, Gc= 18,5 kN

G tc là trọng lượng tay cần, G tc = 8,16 kN r 5 , r 6 , r 7 , r 8 là các cánh tay đòn của các lực tương ứng như hình 2.4 r 5 = 2,33 m; r 6 = 2,8m; r 7 = 5,4m; r 8 =0,375 m

Hình 2.5 Lực tác dụng lên gầu

Viết phương trình cân bằng momen đối với điểm O3 ta có:

+ Gg+d là trọng lượng gầu và đất, Gg+d = 21,95 kN

+ r' 2 ,r' 3 ,r' 1 là các cánh tay đòn của các lực tương ứng như hình 2.2 r' 1 =0,28 m; r' 2 =0,63 m; r' 3 =1,35 m

=> P qg = G g+đ r' 2 + P' 01 r' 3 r' 1 Thay các giá trị vào công thức, ta có: Pqg = 21,95.0, 63 + 60,3.1,35

2.3.4 Lực tác dụng lên cơ cấu quay

Cơ cấu quay của máy đào một gầu có thể quay 360 o , thời gian quay máy chiếm một tỷ trọng khá lớn trong một chu kỳ làm việc của máy, thời gian đó có

2600 4800 thể chiếm từ 60 ÷ 80% thời gian của một chu kỳ làm việc Lực tác dụng lên cơ cấu quay được xác định trong trường hợp gầu đã chứa đầy đất và đi ra khỏi tầng đào Xilanh nâng cần lên ở độ cao xả đất, bắt đầu quay về vị trí xả đất

Hình 2.6 Sơ đồ lực tác dụng lên phần quay

2.3.4.1 Tính momen cản do các lực ma sát sinh ra

+ Q là tải trọng tác dụng lên vòng tựa quay,

Có Q = G g +d + G tc + G c + G bq+cc+dc + G dt = 21,95+8,16+18,5+70+1,50,11(kN)

+ R là bán kính trung bình của vòng tựa quay,

Chọn theo máy cơ sở R =0,55 m

+ d là đường kính con lăn tỳ,

Chọn theo máy cơ sở d = 0,1 m

+f là hệ số ma sát lăn của con lăn trên vòng tựa quay, chọn f = 0,07

2.3.4.2 Tính momen cản do gió

+ p là áp lực gió tại nơi máy làm việc, lấy trạng thái gió trung bình p = 20 daN/m 2 = 0,2 KN/ m 2 + F i là diện tích chắn gió của bộ phận thứ i của của phần quay, 𝑚 2 + R i là khoảng cách tương ứng từ trọng tâm chắn gió tới trục bàn quay,m Xét trong trường hợp tải trọng gió tác dụng ngang vào máy Chia máy thành năm phần tử chắn gió gồm: Gầu, tay cần, cần, ca bin và phần bàn quay phía sau ca bin

Lấy các thông số về mặt chắn gió theo hình 2.6 như sau:

- Fg Tính được diện tích chắn gió: Fg+đ = = 1,02 (m 2 ); r3 = 4,8 m

- Ca bin tương đương với hình chữ nhật

- Phần bàn quay sau ca bin có dạng chữ nhật cao 0,7 m ; dài 2,25 m

- Phần đối trọng có dạng hình chữ nhật cao 0,8 m, dài 0,525 m

=> M gio = 0, 2.(F c r 1 + F tc r 2 + F g +d r 3 + F cb+cc+dc r 4 + F dt r 5 )

2.3.4.3 Tính momen cản do quán tính

Ta có: M qt  g  i 1 G r 2 , daN.m (2.12) n là tốc độ quay của bàn quay, từ máy cơ sở ta có n v/p t là thời gian gia tốc khi quay, Chọn t= 1,5 s εlà gia tốc khi khởi động hoặc khi phanh, ε 30.t =3,14.13

= 0,907( rad ) g là gia tốc trọng trường, Lấy g = 9,81 m/s 2

2là trọng lượng của phần quay thứ i ri là khoảng cách tương ứng từ trọng tâm phần tử quay tới trục bàn quay

Vậy ta có: M qt  g (G c r 2  G c r 2  G gd r 2  G bqccdc r 2  G dt r 2 )

Vậy ta có tổng momen cản quay tác dụng lên cơ cấu quay là:

Mcq = Mms+ Mgió + Mqt = 0,92 + 3,3+ 71,89= 76,11(kN.m)

- Kiểm tra momen bám giữa cơ cấu di chuyển với nền đất khi quay

Hình 2.7 Sơ đồ thông số hình học của xích di chuyển

+ P: áp lực trung bình lên nền đất : p= 45,1 kPa = 45,1 kN/m 2

Ta thấy Mqt < Mb (Thỏa mãn điều kiện bám)

2.3.5 Tính các lực cản di chuyển

Máy di chuyển bằng hai dải xích, trong quá trình di chuyển sẽ có các lực cản sau:

+ W1 : lực cản ma sát trong các bộ phận của cơ cấu di chuyển

+ W2 : lực cản do biến dạng của nền đất dưới tác dụng của dải xích Tính theo kinh ngiệm: W2 = (0,08 0,17) G m

Theo công thức (2.21), sách hướng dẫn đồ án môn học máy làm đất, ta có:

Trong đó: G m : trọng lượng của máy (kN): G m = 196 (kN)

Thay các giá trị vào công thức ta có:

Trường hợp1: Khi máy di chuyển trên mặt phẳng ngang và thực hiện lái vòng:

Trường hợp2: Khi máy di chuyển lên dốc và không thực hiện lái vòng:

Kết luận: So sánh lực cản di chuyển trong hai trường hợp, ta thấy lực cản di chuyển trường hợp thứ hai lớn hơn Vậy lực cản di chuyển khi tính toán sẽ bằng:

Wdc = 85,48 (kN) Điều kiện để máy di chuyên là lực kéo phải lớn hơn tổng các lực cản và nhỏ hơn lực bám giữa bánh xe và mặt đường.

Tính chọn và kiểm tra công suất động cơ

2.4.1 Công suất cơ cấu co duỗi tay cần

Công suất cơ cấu co duỗi tay cần tính theo công thức:

Trong đó: + P tc là lực tác dụng lên xilanh nâng tay cần, Đã tính được P tc = 308,6 kN + v tc là vận tốc co duỗi tay cần, Chọn v tc = 0,3 m/s + 𝜂 𝑡𝑐 là hiệu suất cơ cấu co duỗi tay cần, Chọn 𝜂 𝑡𝑐 = 0,90 Thay giá trị các đại lượng vào công thức (2.15) ta có:

2.4.2 Công suất cơ cấu nâng hạ cần

Công suất cơ cấu nâng hạ cần tính theo công thức:

Trong đó: + P c là lực tác dụng lên xilanh nâng cần, P c = 392 kN

+ V c là vận tốc co duỗi cần, Chọn V c = 0,3 m/s

+ 𝜂 𝑐 là hiệu suất cơ cấu co duỗi cần, Chọn 𝜂 𝑐 = 0,9

Thay giá trị các đại lượng vào công thức (2.16), ta có:

2.4.3 Công suất cơ cấu quay gầu

Công suất cơ cấu quay gầu tính theo công thức:

Trong đó: + P qg là lực tác dụng lên xilanh nâng cần, đã tính được = 340,1 kN + V qg là vận tốc co duỗi gầu, Chọn V qg = 0,45 m/s

+ 𝜂 qg là hiệu suất cơ cấu co duỗi cần, Chọn 𝜂 qg = 0,9

2.4.4 Công suất cơ cấu quay máy

Công suất cơ cấu quay gầu tính theo công thức:

Trong đó: + M cq là momen cản máy, M cq v,11 kN.m

+ là vận tốc quay máy, = 13 v/ph = 1,36

+ 𝜂 q là hiệu suất cơ cấu quay, 𝜂 qg = 0,9

2.4.4 Công suất cơ cấu di chuyển máy

Công suất cơ cấu di chuyển máy tính theo công thức:

Trong đó: + là lực cản khi di chuyển, 85,84 kN

+ là vận tốc quay máy,Chọn theo máy cơ sở = 4 km/h = 1,1 m/s

+ là hiệu suất cơ cấu quay, = 0,9

Thay giá trị các đại lượng vào công thức (2.19), ta có: Động cơ trên máy cơ sở là động cơ MITSUBISHI 6D31T có công suất Nđc 114 kW Động cơ này hoàn toàn đáp ứng yêu cầu đặt ra của các thiết bị công tác Dựa vào thông số các công suất tính toán được ta thấy máy chỉ có thể thực hiện riêng rẽ từng công việc, không thể kết hợp các công việc với nhau.

Tính toán năng suất máy

Năng suất lý thuyết tính theo công thức:

Trong đó : q là dung tích gầu đào, q = 0,8 m 3

Tck là thời gian chu kỳ làm việc máy, tra bảng 1.13(MLD):

Tck = 20 – 23 (s) => Chọn Tck = 20s Thay giá trị của các đại lượng vào công thức (2.20), ta có

Năng suất kỹ thuật tính theo công thức:

Trong đó : q là dung tích gầu đào, q = 0,8 m 3

Tck là thời gian chu kỳ làm việc máy, tra bảng 1.13(MLD):

Chọn Tck = 20s kđ - Hệ số đầy gầu,tra bảng 1.12(MLD):kđ = 0,95 – 1,1; Chọn kđ =1 kt – Hệ số tơi của đất, tra bảng 1.4(MLD):kt = 1,33 – 1,37 Chọn kt = 1,35

Thay giá trị của các đại lượng vào công thức (2.21), ta có:

Với ktg – Hệ số sử dụng thời gian, ktg = 0,80 – 0,85 Chọn ktg = 0,8

Thay giá trị của các đại lượng vào công thức (2.35), ta có:

TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÉP BỘ PHẬN CÔNG TÁC

Tính bền gầu xúc

3.1.1 Tính lực tác dụng vào gầu

+ Gầu có dung tích q = 0,8 (m 3 ) thì có các kích thước như hình vẽ sau:

Hình 3.1 Kích thước cơ bản của gầu

+ Có hai trường hợp gầu phải chịu tải trọng lớn nhất là: Khi bắt đầu cắt đất, gầu gặp chướng ngại vật, lúc này xi lanh tay cần có phương vuông góc với tay cần có nghĩa là lực đẩy lớn nhất của xi lanh tay cần (Ptgmax) được truyền tới răng gầu Trường hợp thứ hai là khi gầu sắp kết thúc quá trình cắt đất, răng gầu gặp chướng ngại vật Trong cả hai trường hợp thì phản lực P của đất đều gần như có phương vuông góc với răng gầu và chỉ có xi lanh tay cần làm việc Trường hợp thứ nhất, trọng lượng tay cần có tác dụng chống lại phản lực của đất Trường hợp thứ hai trọng lượng tay cần chống lại lực đẩy của xi lanh tay cần Nếu coi rằng hai trường hợp lực Ptgmax có giá trị như nhau thì rõ ràng trường hợp thứ nhất gầu chịu phản lực từ đất lớn hơn trường hợp sau Do đó chọn trường hợp thứ nhất a – Phản lực từ chướng ngại vật :

Phản lực lớn nhất của chướng ngại vật được tính từ phương trình cân bằng m ô men với khớp O: g

Hình 3.2 Sơ đồ tính toán gầu

P = P tg max r tg tc r Gtc + G r g r P Trong đó: Gtc = 8,16 (kN); Gg = 7,85 (kN); rGtc, rg, rp là các kích thước như hình vẽ;

Ptcmax = Ptc.n Với n – Là hệ số an toàn của xi lanh tay gầu, n = 1,2;

Ptc – Lực tay gầu lớn nhất khi máy đào đất, Ptc = 308,6 (kN)

+ Lực S2 tại khớp O3 tính bằng cách viết phương trình cân bằng mô men đối với khớp O2:

Trong đó: Gg = 7,85(kN); rg = 300 (mm), là khoảng cách từ Gg tới O2; rp = 950 (mm), là khoảng cách từ P tới O2; r2 = 420 (mm), là khoảng cách giữa S2 tới O2

Hình 3.3 Lực tác dụng vào gầu

420 = 256,7 (kN) + Lực S1 được xác định từ hai thành phần S1x và S1y:

- Phương trình cân bằng cân bằng lực tác dụng lên gầu chiếu theo phương ngang:

Vậy lực S1y có chiều ngược so với hình vẽ

- Phương trình cân bằng cân bằng lực tác dụng lên gầu chiếu theo phương đứng:

- Điều kiện bền của gầu được kiểm tra theo thế năng biến đổi hình dáng:

Gầu có kết cấu gồm:

Tai gầu gồm hai cái được hàn vào thành sau, để liên kết gầu với tay gầu; Đai gầu làm nhiệm vụ truyền tải trọng từ răng gầu tới thành sau;

Răng gầu để cắt vật liệu đào, răng gầu gồm 5 cái;

Lưỡi cắt bên, cắt đất ở hai bên thành gầu;

Thành bên và đáy gầu để giữ đất trong gầu;

Thành trước là nơi lắp các răng gầu

- Coi P tác dụng vào chính giữa thành trước của gầu, trong tính toán bỏ qua trọng lượng thành trước vì nó có giá trị rất nhỏ so với phản lực

- Nếu coi gầu là một thanh ngàm vào tai gầu thì dễ dàng nhận thấy rằng chiều cao của thanh ngàm gần bằng chiều dài của nó vì thế gầu không thể bị phá hoại theo hai thành bên được

- Gầu có kết cấu không gian và chịu lực phức tạp do vậy việc tính chính xác sức bền gầu rất khó, để đơn giản ta tính sức bền đai gầu và sau đó tính chiều dày thành gầu theo chiều dày đai gầu dựa vào công thức kinh nghiệm Gầu có hai đai trên và dưới, đai trên chịu lực nhiều nhất do đó tính bền cho đai trên

- Đai gầu được tính phụ thuộc vào công nghệ chế tạo gầu, kết cấu gầu Thực tế có 3 phương pháp chính chế tạo gầu là:

Gầu chế tạo bằng phương pháp đúc toàn khối;

Gầu có thành trước và hai thành bên chế tạo thành khối;

Gầu có thành trước và một phần hai thành bên chế tạo thành khối, phần còn lại của thành bên và thành sau là một khối, hai khối được liên kết bằng hàn hoặc đinh tán

- Chọn công nghệ chế tạo gầu là chế tạo thành trước và thành bên là một khối Khi đó sơ đồ tính gầu có dang như sau:

Hình 3.4 Sơ đồ tính đai gầu

- Chọn tiết diện đai gầu là thép có tiết diện hình chữ nhật cao 25 (mm), cần phải tính chiều dày của đai để gầu bảo đảm bền Tính được mô men chống uốn là: b.h 2

- Để tính được ứng suất lớn nhất trong gầu cần tìm nội lực tại mọi tiết diện Sử dụng phương pháp lực để giải bài toán:

Sơ đồ tính gầu là dạng khung siêu tĩnh có bậc siêu tĩnh là 1

Chọn hệ cơ bản có dạng như hình vẽ sau:

- Thiết lập phương trình chính tắc

Hình 3.6 Biểu đồ momen của hệ cơ bản

- Vậy biểu đồ nội lực có dạng như sau

Hình 3.7 Biểu đồ nội lực của hệ

Từ biểu đồ nội lực thấy rằng tiết diện nguy hiểm nhất có ứng suất pháp :

+ Răng gầu có dạng một lăng trụ tam giác cân cao 95 (mm), cạnh đáy 100(mm), chiều dài răng là 220 (mm)

Hình 3.8 Kích thước cơ bản của răng gầu

+ Răng gầu chịu lực lớn nhất khi máy đào gặp chướng ngại vật Coi phản lực từ chướng ngại vật tác dụng vào mũi răng gầu, có phương vuông góc với trục răng Tiết diện nguy hiểm nhất là chân răng vì vừa chịu lực cắt Q = P = 111 (kN), vừa chịu mô men uốn M = P l = 111.22= 2442 (kN.cm).

Tính tay cần

+ Có hai trạng thái tay cần chịu lực lớn nhất là khi bắt đầu cắt đất, xi lanh tay cần vuông góc với tay cần và khi gầu gần kết thúc cắt đất, gầu đã tích đầy đất

Cả hai trường hợp gầu gặp chướng ngại vật, phải dùng lực đẩy lớn nhất của xi lanh quay tay cần để làm việc Trường hợp thứ nhất thì mô men tại mặt cắt m-m đi qua khớp O do Ptc gây ra sẽ lớn nhất, đây chính là yếu tố chính gây nguy hiểm cho tay cần vì thế chỉ cần kiểm tra bền cho tay cần ở trạng thái này

+ Tay cần có dạng hộp, được hàn từ các tấm thép, các kích thước cơ bản thể hiện trên hình vẽ, chiều rộng tay cần là 280 (mm) Trên cần có hàn các tai để lắp xi lanh tay cần và xi lanh quay gầu

+ Trạng thái này tay cần chịu tác dụng của lực từ xi lanh tay cần Ptc, lực từ tại chốt xi lanh quay gầu, lực từ thanh chống, phản lực tại khớp quay tay cần và các lực tại khớp quay gầu

+ Giả sử xi lanh quay gầu và xi lanh nâng cần không làm việc, chỉ có xi lanh tay cần làm việc Dễ dàng nhận thấy mặt cắt nguy hiểm nhất của tay cần là vị trí khớp tay cần vì nó vừa chịu lực cắt lớn nhất, vừa chịu mô men uốn lớn nhất lại phải chịu mô men xoắn và lực nén Do vậy cần tìm nội lực tại mặt cắt này

+ Xét trường hợp bất lợi nhất là khi gầu dùng răng ngoài cùng để bật chướng ngại vật làm xuất hiện thêm mô men xoắn và lực uốn tay cần theo chiều ngang + Để tìm nội lực trong tay cần tại mặt cắt m-m ta xét cân bằng hệ tay cần, gầu

Hệ chịu tác dụng của các lực là:

- Lực đẩy lớn nhất từ xi lanh tay cần: Ptcmax = 320 (kN);

- Lực từ vật cản P = 111 (kN), có thể chia P thành hai phần:

Thành phần nằm ngang P02 = P .sinβ = 111.sin36 0 = 65,2 (kN);

Thành phần thẳng đứng P01 = P.cosβ = 111.cos36 0 = 89,9 (kN);

- Vật cản ở răng ngoài cùng còn làm xuất hiện lực ngang K làm cho thiết bị làm việc và bàn quay quay, khi đó người lái sẽ hãm phanh cơ cấu quay nên lực ngang K có giá trị bằng ngẫu lực của mô men phanh đặt tại răng gầu (theo [1]):

K = M ph η.r Trong đó: Mph – mô men phanh, lấy bằng mô men quay:

Mph = Mq = 7754 (kN.cm); η - Hiệu suất cơ cấu quay, η = 0.9; rk – Khoảng cách từ K đến tâm quay máy, rk = 5700 (mm)

- Ngoài các lực trên còn phải kể đến trọng lượng tay cần Gtc = 8,16 (kN) và trọng lượng gầu Gg = 7,85 (kN) k

Hình 3.10 Lực tác dụng vào hệ tay cần-gầu

+ Tính các thành phần nội lực tại mặt cắt m-m:

- X – Lực dọc tại tiết diện m-m; tính từ hợp lực của các lực chiếu lên trục thẳng đứng x:

X – Gtc – Gg – P01=0 => X = Gtc + Gg + P01= 8,16 + 7,85 + 89,8= 105,9 (kN)

- Y – Tính từ hợp lực chiếu lên trục Y,

- Z - Tính từ hợp lực chiếu lên trục z,

- Mô men gây uốn quanh trục Y do P01 và K gây ra:

- Mô men xoắn Mx = P02.60 = 65,2.60 = 3912 (kN.cm)

- Mô men uốn do xi lanh tay cần: Mz = Ptcmax.rtcmax = 320.87 = 27840 (kN.cm)

Hình 3.11 Biểu đồ nội lực của tay cần

+ Tiết diện m-m có dạng hình chữ nhật rỗng, kích thước bao là 430 (mm)x 700 (mm), chiều dày (c) của thép làm tay cần là 20 (mm) Cần tính ứng suất lớn nhất để kiểm tra độ bền

Hình 3.12 Mặt cắt tiết diện nguy hiểm m-m

+ Tính mô men chống uốn theo phương trục y:

Trong đó:  là phần diện tích giới hạn bởi đường trung bình của tiết diện m-m

+ Dựa vào các biểu đồ nội lực của tay cần thấy rằng có thể giảm tiết diện tay cần ở đầu và cuối để giảm hao phí vật liệu và giảm trọng lượng tay cần.

Tính cần

+ Tương tự như tính tay cần, ta cũng tính cần bằng cách chọn trước tiết diện cần sau đó kiểm tra lại sức bền cần ở trạng thái có ứng suất lớn nhất

+ Tính toán cần được thực hiện tại nhiều vị trí của cần gồm:

- Khi gầu đầy đất, thiết bị làm việc vươn xa nhất để xả đất;

- Khi xi lanh tay cần vuông góc với tay cần;

- Khi gần kết thúc quá trình đào đất;

- Khi nội lực trong tay cần lớn nhất

Thực tế nội lực tại mặt cắt m-m của tay cần lớn nhất khi xi lanh tay cần vuông góc với tay cần và vị trí cần ở ba trường hợp sau là một vì khi cắt đất chỉ có xi lanh tay cần làm việc do vậy chỉ cần tính kiểm tra sức bền cần ở ba vị trí là khi vươn xa nhất; khi xi lanh tay cần vuông góc với tay cần và khi gần kết thúc quá trình cắt đất

3.2.1 Tính cần khi xi lanh tay cần vuông góc với tay cần

+ Các lực tác dụng vào thiết bị làm việc của máy gồm:

- Lực từ xi lanh nâng cần Pc;

- Lực đẩy lớn nhất từ xi lanh tay cần: Ptcmax = 320 (kN);

- Lực từ vật cản P = 111 (kN), có thể chia P thành hai phần:

Thành phần nằm ngang P02 = P .sinβ = 111.sin36 0 = 65,2 (kN);

Thành phần thẳng đứng P01 = P.cosβ = 111.cos36 0 = 89,8 (kN);

- Trọng lượng cần Gc = 18,5 (kN), trọng lượng tay cần Gtc = 8,16 (kN) và trọng lượng gầu Gg = 7,85 (kN)

- Các lực tại khớp chân cần X0, Y0

Hình 3.13 Lực tác dụng vào thiết bị làm việc khi bắt đầu cắt đất

+ Tính các lực chưa biết:

- Tính Pc bằng phương trình cân bằng mô men với khớp O1 trong mặt phẳng đứng của các lực tác dụng vào thiết bị làm việc:

Pc.sin23 0 2400– Gc.2650 – (Gtc + Gg).5400 + P02.(4300 + 1960) – P01.5400 = 0

X0 – X.cos26 0 + Ptcmax.sin26 0 + Pcsin23 0 -Gc – Y.sin26 0 = 0

=> X0 = X.cos26 0 - Ptcmax.sin26 0 - Pc.sin23 0 +Gc + Y.sin26 0

X0 ,1.cos26 0 - 320.sin26 0 – 281,5.sin23 0 +15,9 + 376,4.sin26 0 ,4 (kN);

- Y0 tính từ phương trình cân bằng các lực chiếu lên trục y:

Y0 + X.sin26 0 + Ptcmax.cos26 0 - Pc.cos23 0 – Y.cos26 0 = 0

=> Y0 = -X.sin26 0 - Ptcmax.cos26 0 + Pc.cos23 0 + Y.cos26 0

Y0 = -92,1.sin26 0 - 320.cos26 0 + 281,5.cos23 0 + 376,4.cos26 0 = 269,4 (kN);

- Mô men gây uốn quanh trục Y do P01 tạo ra trong tay cần trở thành mô men xoắn trong cần:

- Mô men xoắn Mx trong tay cần gây ra mô men uốn ngang (uốn quanh trục X) trong cần:

+ Mặt cắt nguy hiểm nhất của cần là mặt cắt n-n qua khớp liên kết giữa cần với xi lanh nâng cần Để kiểm tra bền cần phải tìm nội lực trong cần tại mặt cắt n-n:

- Mô men uốn trong mặt phẳng đứng:

Muđ = X0.2400 = 13,4.2400 = 32160 (kN.mm) = 3216 (kN.cm);

+ Chọn tiết diện cần tại mặt cắt n-n có kích thước b x h = 430 (mm) x 800 (mm) Cần hàn từ các tấm thép dày 20 (mm) Tính được các đặc trưng hình học của tiết

Hình 3.14 Mặt cắt nguy hiểm của cần n-n

Trong đó:  - là phần diện tích giới hạn bởi đường trung bình của tiết diện n-n  = (b-c)(h-c) = (43-2)(80-2) = 2664 ( )

+ Kiểm tra theo thuyết bền thế năng biến đổi hình dáng:

3.2.2 Tính cần khi gần kết thúc quá trình cắt đất

Hình 3.15 Lực tác dụng vào thiết bị công tác khi gần kết thúc quá trình cắt đất

+ Lực cản của chướng ngại vật tính từ phương trình cân bằng mô men với khớp O của tay cần:

P = p tc max 400 − G g +d 3700 − G tc 660 sin 36 0 4300 = 320.400 − 21,95.3700 − 8,16.660 sin 36 0 4300

+ Lực tác dụng vào cần:

- Tại khớp O gồm các lực sau:

X = P01 + Gg+đ + Gtc +Ptcmax sin35 0 ,6 + 21,95 + 8,16 + 320 sin35 0 = 222,3 (kN);

Coi P vuông góc với đoạn dưới của cần khi đó P cùng với K sẽ gây ra moomen xoắn cho cần Tính mô men xoắn tại chốt xi lanh cần

- Lực đẩy xi lanh nâng cần tính từ phương trình cân bằng mô men với khớp O1 :

- X0 tính từ phương trình cân bằng các lực chiếu lên trục x:

X0 – X + Ptcmax.sin35 0 + Pc.sin23 0 - Gc = 0

=> X0 = X - Ptcmax.sin35 0 - Pc.sin23 0 + Gc= 222,3 - 320.sin35 0 - 162,8.sin23 0 +15,9

- Y0 tính từ phương trình cân bằng các lực chiếu lên trục y: Y0

+ Mặt cắt nguy hiểm nhất của cần là mặt cắt n-n qua khớp liên kết giữa cần với xi lanh nâng cần Để kiểm tra bền cần phải tìm nội lực trong cần tại mặt cắt n-n:

- Mô men uốn trong mặt phẳng đứng:

Muđ = X0.2400 = - 9.2400 = -21600 (kN.mm) = -2160 (kN.cm);

+ Các đặc trưng hình học của tiết diện đã tính ở trên:

- Mô men chống uốn theo phương trục x: W x = 5879 (cm 3 );

- Mô men chống uốn theo phương trục z: W z = 8751 (cm 3 )

+ ứng suất pháp lớn nhất: σ = + N 0

+ ứng suất tiếp lớn nhất xuất hiện tại trung điểm của cạnh dài tiết diện là tổng của hai thành phần ( τ 1) do mô men xoắn gây ra và ( τ 2) do lực cắt gây ra

- Tính τ 1 theo bài toán xoắn thanh có tiết diện mỏng kín τ 1max = M xc

2.Ω.c Trong đó: Ω - là phần diện tích giới hạn bởi đường trung bình của tiết diện n-n Ω = (b-c)(h-c) = (43-2)(80-2) = 2664 (cm 2 )

Trong đó: Sc – Là mô men tĩnh đối với trục trung hoà của một nửa tiết diện b.h 3 (b − 2c).(h − 2c) 3 43.80 3 (43 − 2.2).(80 − 2.2) 3

+ Kiểm tra theo thuyết bền thế năng biến đổi hình dáng:

3.2.3 Tính cần khi thiết bị làm việc vươn xa nhất

Hình 3.16 Lực tác dụng vào thiết bị làm việc khi xả đất

+ Khi thiết bị làm việc của máy vươn xa nhất để xả đất thì phần sau của cần ở trạng thái nằm ngang,

+ Xét cân bằng hệ tay cần – gầu để tìm Ptc, X, Y:

- Từ phương trình cân bằng mô men với khớp O tìm được Ptc:

- Từ phương trình cân bằng các lực chiếu lên trục x ta có:

- Từ phương trình cân bằng các lực chiếu lên trục y ta có:

+ Các lực tác dụng vào cần:

- P c được tính từ phương trình cân bằng mô men của các lực với khớp O:

- Từ phương trình cân bằng các lực chiếu lên trục x ta có:

X0 = Gc + X – Pc.sin58 0 = 18,5 + 30,11 -142,5 sin58 0 = -77,8 (kN);

- Từ phương trình cân bằng các lực chiếu lên trục y ta có:

Y0 =Y - Ptc + pc.cos58 0 = -110,2 + 110,2 + 142,5 cos58 0 = 75,5 (kN) + Các nội lực tại mặt cắt nguy hiểm:

Muđ = 173676,5 (kN.mm) = 17367,65 (kN.cm)

+ Các đặc trưng hình học của tiết diện:

- Mô men chống uốn dọc: Wz = 8751 (cm 3 );

- Mô men quán tính: Iz = 332555 (cm 4 );

+ Các ứng suất lớn nhất trên mặt cắt đang xét:

+ Kiểm tra bền theo thuyết bền thế năng biến dạng đàn hồi:

3.2.4 Kiểm tra cần khi máy dùng má gầu để làm việc

+ Trong nhiều trường hợp máy xúc phải dùng má gầu để làm việc như khi gạt đất, khi trợ lực cho máy khác…Khi đó máy sử dụng mô men quay của cơ cấu quay để làm việc, mô men quay gây ra hiện tượng uốn ngang của cần và tay gầu Nếu gặp chướng ngại vật thì phải sử dụng hết công suất cơ cấu quay với hy vọng thắng được lực cản

+ Coi bàn quay và thiết bị công tác là một ngàm công xôn được ngàm vào ngõng trục trung tâm và chịu phản lực Pm từ vật cản thì biểu đồ nội lực có dạng như sau:

Hình 3.17 Biểu đồ nội lực của cần khi bị uốn ngang

Với trong đó: M= = 7754 (kN.cm)

+ Thường thì máy sử dụng má gầu làm việc ở độ cao bằng với độ cao mặt bằng máy đứng Dễ dàng nhận thấy tiết diện nguy hiểm nhất của thiết bị công tác là tiết diện tại khớp chân cần, lực cắt Q lớn nhất khi vật cản gần tâm quay máy nhất Khoảng cách gần nhất giữa vật cản và tâm quay máy là: a =lc – ltc – lg = 5700 - 2925 – 1400 = 1375 (mm)

Khi đó: Lực căt Q = Pm

Mômen xoắn Mx = Pm.b = 56,4.196 = 11054,4 (kN.cm); (b60 mm là chiều cao khớp chân cần)

+ Chọn tiết diện chân cần là hình chữ nhật kích thước: bxh = 660 (mm)x240 (mm) được hàn từ thép dày 20 (mm) Tính được các đặc trưng hình học là:

- Mô men chống uốn quanh trục z:

- Mô men tĩnh của nửa tiết diện với trục x:

- Ix – Mô men quán tính của tiết diện với trục x:

- ứng suất pháp lớn nhất: σ = = 7754

- ứng suất tiếp lớn nhất xuất hiện tại trung điểm của cạnh dài tiết diện là tổng của hai thành phần ( τ 1) do mô men xoắn gây ra và ( τ 2) do lực cắt gây ra

Trong đó: Ω - là phần diện tích giới hạn bởi đường trung bình của tiết diện n-n Ω = (b-c)(h-c) = (64-2)(24-2) = 1364 (cm 2 ) τ = τ 1max + τ 2max = 2,05 + 0,13 = 2,18 (kN)

+ Kiểm tra bền theo thuyết bền thế năng biến dạng đàn hồi:

Tính các chốt

+ Các khớp liên kết giữa các bộ phận của thiết bị công tác là dạng khớp bản lề, cấu tạo gồm các má và chốt liên kết

+ Coi lực tác dụng của các má bản lề đặt tại điểm giữa của má, khi đó sơ đồ tính của các chốt có dạng dầm đơn giản chịu lực tập trung

3.4.1 Chốt giữa gầu và tay cần

+ Khoảng cách giữa tâm hai tai gầu chọn là 400 (mm) để có thể lắp tay cần và các miếng đệm Đây chính là chiều dài làm việc của chốt

+ Chọn vật liệu làm chốt là thép hợp kim thấp 20X vì cần chịu mài mòn ứng suất giới hạn là σ = 750 (MN/m 2 ) = 75 (kN/cm 2 ) Chọn đường kính chốt là d 80 (mm) Tiết diện chốt có các đặc trưng hình học là:

+ Lực lớn nhất tác dụng vào chốt chính là lực S1 từ gầu truyền lên qua hai tai gầu Lực S1 là hợp lực của S1x và S1y đã tính ở phần tính toán gầu:

Hình 3.18 Biểu đồ nội lực chốt giữa gầu và tay cần

+ Các nội lực của chốt

- Lực cắt: Q - Momen uốn lớn nhất: M + Các ứng suất lớn nhất:

- Ứng suất pháp lớn nhất:

- Ứng suất tiếp lớn nhất:

+ Kiểm tra sức bền theo thuyết bền thế năng biến dạng đàn hồi:

- Với:   max 3 max = 27, 2 2  3.2,3 2 = 27,5 (kN/cm 2 );

1,5 = 50 (kN/cm 2 )(n – hệ số an toàn của chốt, lấy n = 1,5)

=> ≤vậy chốt đảm bảo bền. s 2

3.4.2 Chốt giữa gầu và đòn gánh

+ Chiều dài làm việc của chốt lấy bằng chiều dài chốt giữa gầu và tay cần 400 (mm),

- Mô men quán tính: Ip = 401,92 (cm 4 );

- Mô men chống uốn: W x = 100,48 (cm 3 );

+ Lực lớn nhất tác dụng vào chốt chính là lực S2 từ gầu truyền lên qua hai tai gầu S2 = 256,7 (kN);

+ Các nội lực của chốt:

- Momen uốn lớn nhất: M s 2 20 = 128,35 20 = 2567 (kN.cm)

Hình 3.19 Biểu đồ nội lực chốt giữa gầu và đòn gánh

+ Các ứng suất lớn nhất:

-ứng suất pháp lớn nhất: = = = 20,4(kN/ );

- ứng suất tiếp lớn nhất:

1,5 = 50 (kN/cm 2 ) (n – hệ số an toàn của chốt, lấy n = 1,5)

=>   , vậy chốt bảo đảm bền

+ Chốt tại khớp giữa xi lanh tay cần với đòn gánh và chốt giữa đòn gánh với tay cần cũng lấy đường kính 80 (mm), chiều dài làm việc 400 (mm)

3.4.3 Chốt giữa cần và tay cần

+ Khoảng cách giữa tâm hai tai của cần chọn là 520 (mm) để có thể lắp tay cần và các miếng đệm Đây chính là chiều dài làm việc của chốt

+ Chọn vật liệu làm chốt là thép hợp kim thấp 20X vì cần phải chịu mài mòn ứng suất giới hạn là σ = 750 (MN/m 2 ) = 75 (kN/cm 2 ) Chọn đường kính chốt là d = 80 (mm) Tiết diện chốt có các đặc trưng hình học là:

- Mô men quán tính: I p = 401,92 (cm 4 );

- Mô men chống uốn: Wx = 100,48 (cm 3 );

- Mô men tĩnh: Sx = 42,67 (cm 3 )

+ Lực lớn nhất tác dụng vào chốt chính là các lực X và Y lớn nhất từ tay cần Hợp lực S của X và Y được tính như sau:

=> S- Trường hợp xi lanh tay cần vuông góc với tay cần: X = 13,4 (kN); Y 269,4 (kN);

- Trường hợp cuối quá trình đào: X = 9 (kN); Y = 133,8 (kN);

- Trường hợp thiết bị công tác vươn xa nhất: X

Vậy lấy S = 269,7 (kN) trong tính toán

Hình 3.20 Biểu đồ nội lực chốt giữa cần và tay cần

= 1,2 = 62,5 (kN/cm 2 ) (n – hệ số an toàn của chốt, lấy n = 1,2)s

=>  , vậy chốt bảo đảm bền

3.4.4 Chốt giữa cần và xi lanh tay cần

+ Khoảng cách giữa tâm hai tai chốt chọn là 230 (mm) để có thể lắp xi lanh tay cần và các miếng đệm Đây chính là chiều dài làm việc của chốt

+ Cũng chọn vật liệu làm chốt là thép hợp kim thấp 20X vì cần phải chịu mài mòn do xoay ứng suất giới hạn là σ = 750 (MN/m 2 ) = 75 (kN/cm 2 ) Chọn đường kính chốt là d = 80 (mm) Tiết diện chốt có các đặc trưng hình học là:

- Mô men tĩnh: Sx = 42,67 (cm 3 )

+ Lực lớn nhất tác dụng vào chốt chính là lực đẩy lớn nhất của xi lanh tay cần

Hình 3.21 Biểu đồ nội lực chôt cần và xi lanh tay cần

- Với:  =  max 3 max = 18,3 2  3.2,13 2 = 18,7 (kN/cm 2 );

1,5 = 50 (kN/cm 2 ).(n – hệ số an toàn của chốt, lấy n = 1,5)

+ Chốt giữa xi lanh tay cần với tay cần và chốt giữa xi lanh gầu với tay cần cũng lấy với kích thước trên

3.4.5 Chốt giữa xi lanh nâng cần và cần

+ Sơ đồ tính khớp là dầm hai gối với các lực đặt ở hai đầu công xôn Hai gối là hai má bên của cần, hai công xôn là tâm hai xi lanh

+ Khoảng cách giữa tâm hai gối là 550 (mm), chiều dài làm việc của chốt là 870

- Mô men chống uốn: W x = 100,48 (cm 3 );

+ Lực lớn nhất tác dụng vào chốt chính là lực nâng cần lớn nhất Pc từ xi lanh nâng cần Pc lớn nhất khi xi lanh tay cần vuông góc với tay cần

+ Các nội lực của chốt:

Hình 3.22 Biểu đồ nội lực chốt xi lanh nâng cần và cần

- Mô men uốn lớn nhất:

+ Các ứng suất lớn nhất tại mặt cắt gối:

+ Kiểm tra sức bền theo thuyết bền thế năng biến dạng đàn hồi

-Với: =  max 3 max = 25,2 2  3.3,7 2 = 2,7 (kN/cm 2 );

+ Sơ đồ tính khớp là dầm hai gối với các lực tập trung đặt tại tâm hai bạc lót Hai gối là hai má của khớp chân cần

+ Khoảng cách giữa tâm hai gối là 740 (mm) cũng là chiều dài làm việc của chốt

Khoảng cách hai lực tập trung là 450 (mm)

- Mô men tĩnh: Sx = 42,67 (cm 3 )

+ Lực lớn nhất tác dụng vào chốt chính là hợp lực Pcc của X0 và Y0 Pcc tính như sau:

=> Pcc - Trường hợp xi lanh tay cần vuông góc với tay cần:

- Trường hợp cuối quá trình đào:

- Trường hợp thiết bị công tác vươn xa nhất:

Giá trị lớn nhất là Pcc = 269,7 (kN) Mỗi lực tập trung có giá trị là 134,85 (kN) + Các nội lực của chốt:

Hình 3.23 Biểu đồ nội lực chốt chân cầu

- Mô men uốn lớn nhất:

+ Các ứng suất lớn nhất tại mặt cắt gối:

- Ứng tiếp tiếp lớn nhất:

+ Kiểm tra sức bền theo thuyết bền thế năng biến dạng đàn hồi

-Với: =  max 3 max = 25,2 2  3.3,7 2 = 2,7 (kN/cm 2 );

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ LÀM VIỆC

Thiết kế hệ thống thủy lực

Hệ thống thủy lực trên máy đào gồm một số chi tiết chính sau: thùng dầu thủy lực, bơm thủy lực, cụm van phân phối chính và các van điều khiển, mô tơ quay toa, mô tơ di chuyển, các xylanh thủy lực, đường ống dẫn dầu, lọc dầu thủy lực, két làm mát dầu thủy lực

Xây dựng sơ đồ hệ thống thủy lực:

Hình 4.1 Sơ đồ hệ thống thủy lực

1-Cụm bơm; 2-Xylanh điều khiển cần; 3-Xylanh điều khiển gầu; 4-Mô tơ thủy lực cơ cấu di chuyển; 5-Khối van phân phối; 6-Xylanh điều khiển tay cần; 7-Mô tơ thủy lực bàn quay; 8-Van một chiều bổ sung; 9-Khối van;

10-Van an toàn ; 11-Van trượt; 12-Bộ phận làm mát; 13-Khối van tràn, van một chiều và lọc dầu.

Nguyên lý làm việc

Lúc này máy không di chuyển cũng không thực hiện quá trình đào đất, các van phân phối đều ở trạng thái chờ

- Động cơ đốt trong hoạt động, dẫn động cho cụm bơm 1 hoạt động, hút dầu lên

- Bơm A hút dầu lên, qua cụm van tràn và bộ lọc 14.1, theo đường dẫn qua khóa 1R, 2R đang mở, về thùng

- Bơm B hút dầu lên, qua cụm van tràn và bộ lọc 14.2, theo đường dẫn qua khóa 1R, 3R đang mở, về thùng

- Bơm C hút dầu lên, qua cụm van tràn và bộ lọc 14.3, theo đường dẫn qua khóa 1R, 4R đang mở, về thùng

4.2.2 Trạng thái 2: Máy di chuyển trên công trường

Cần, tay cần và gầu đều chưa làm việc, dầu từ thùng được bơm A và B hút lên, qua cụm van tràn và bộ lọc 14.1, 14.2, theo đường dầu lên van phân phối 5.1c, 5.2a lên cụm mô tơ 4 dẫn động máy di chuyển nhanh, có thể tiến hay lùi tùy theo yêu cầu làm việc

4.2.3 Trạng thái 3: Máy thực hiện đào đất

- Dẫn động cần: dẫn động bơm A, hút dầu qua bộ lọc, qua van một chiều theo ống dẫn dầu lên van phân phối 5.1a, trường hợp bộ lọc bị tắc thì dầu được dẫn qua van tràn lên van phân phối, dầu theo ống dẫn qua bộ van tràn mắc song song dẫn dầu lên 2 xylanh điều khiển cần, điều khiển cần hạ xuống Khi đó dầu trong khoang còn lại của xylanh cần sẽ qua van phân phối 5.1a và về thùng

- Dẫn động tay cần: Tương tự như dẫn động cần , bơm B được dẫn động hút dầu từ thùng lên qua bộ lọc, qua van 1 chiều của cụm 14.2, qua van phân phối 5.2b, trường hợp bộ lọc bị tắc thì dầu qua van tràn, đến van phân phối, lúc này van phân phối 5.2b mở ở trạng thái 1 dẫn đầu lên xylanh điều khiển tay cần thực hiện co tay cần Khi đó dầu ở nửa kia xylanh tay cần được ép dãn qua đường ống, qua van phân phối và về thùng được dẫn qua xylanh quay gầu điều khiển gầu cắt đất, khi đó dầu trong khoang còn lại của xylah quay gầu qua ống dẫn, qua van phân phối 5.1b và về thùng

- Để đảm bảo an toàn cho mạch, ta bố trí các van một chiều ở đầu các van phân phối nhằm đảm bảo vị trí của cần piston xylanh nâng hạ, xylanh co duỗi, xylanh quay gầu không thay đổi trong quá trình làm việc

4.3 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ THUỶ LỰC CỦA TOÀN BỘ MÁY ĐÀO

4.3.1 Xây dựng sơ đồ mạch tổng thể của máy

Sơ đồ thủy lực tổng thể máy đào là kết quả tổng hợp của tất cả các sơ đồ mạch của các bộ máy công tác thành phần của máy

4.3.2 Tính toán lựa chọn các phần tử thuỷ lực

1 Tính chọn bơm thủy lực cho bộ công tác chính và cơ cấu di chuyển, cơ cấu nâng hạ chân, chống lưỡi ủi

Tính toán bơm thủy lực cung cấp dầu cao áp cho toàn bộ hệ thống công tác của máy đào dựa trên áp suất dầu công tác và lưu lượng tiêu thụ của các bộ phận công tác của máy đào

Do xi lanh của cần, tay gầu, gầu, và cơ cấu quay có thể hoạt động đồng thời, vì vậy cần phải chọn bơm có công suất và lưu lượng thỏa mãn điều kiện cung cấp đủ cho các bộ công tác hoạt động đồng thời nay Các cơ cấu này cần lưu lượng cung cấp lớn, và cần phải điều chỉnh được lưu lượng

Cơ cấu di chuyển và cơ cấu nâng hạ chân chống lưỡi ủi, làm việc độc lập với nhau và với các cơ cấu khác, vì vậy chỉ cần chọn bơm có công suất và lưu lượng thỏa mãn điều kiện lớn nhất về công suất và lưu lượng tính toán Các cơ cấu này cần lưu lượng cung cấp lớn, và cần phải điều chỉnh được lưu lượng

Dựa vào giá trị của lưu lượng riêng, áp suất yêu cầu của hệ thống thủy lực và bảng tra các loại bơm thủy lực ta chọn được bơm có mã hiệu K3V112DT với các thông số sau:

K3V112DT: Là loại bơm kép kiểu piston rô to hướng trục điều chỉnh lưu lượng bằng đĩa nghiêng

2 Tính chọn bơm thủy lực cho hệ thống lái và phanh

Do hệ thống lái và phanh làm việc độc lập với nhau, vì vậy chỉ cần chọn bơm có công suất và lưu lượng thỏa mãn điều kiện lớn nhất về công suất và lưu lượng tính toán

Ngoài ra hệ thống lái và phanh là hệ thủy lực đơn giản, lưu lượng dầu cần cung cấp nhỏ, không cần phải điều chỉnh lưu lượng của bơm Vì vậy ta lựa chọn bơm cho hệ thống là bơm bánh răng Tốc độ bơm thường từ 1500 2000 v/ph, Hiệu suất bơm từ 0,6 - 0,85 Ưu điểm của loại bơm này là kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, chắc chắn, làm việc tin cậy, tuổi bền cao Kích thước nhỏ gọn, có khả năng chịu quá tải trong một thời gian ngắn và phù hợp với điều kiện làm việc của hệ thống lái và phanh

Khi chọn bơm bánh răng ta cần phải tính lưu lượng riêng trên một vòng quay cần thiết của bơm và từ đó chọn ra bơm có thông số kĩ thuật đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng cho hệ thủy lực Để tính chọn bơm, ta chọn trước số vòng quay lớn nhất của bơm là: nb = 3200 vg/ph

Lưu cần cung cấp của bơm chính là lưu lượng tiêu thụ của hệ thống: Qb = 37,58 l/ph = 37,58.10 3 cm 3 /ph

Lưu lượng riêng của bơm : qb = 11,74 cm 3 /vg

Dựa vào giá trị của lưu lượng riêng, áp suất yêu cầu của hệ thống thủy lực và bảng tra các loại bơm thủy lực ta chọn được bơm thủy lực có Mã hiệu K3V/NV với các thông số sau:

- Lưu lượng riêng qb: 16,8 cm 3 /vg

- Áp suất bơm pb: 210 bar

- Vận tốc làm việc lớn nhất Vmax: 3200 vg/ph

Khi chọn bơm có lưu lượng riêng như trên thì lưu lượng dầu do bơm cung cấp sẽ thay đổi:

Qb max = 11,74.3200 = 37568 cm 3 /ph = 37,568 l/ph

3 Tính chọn bơm thủy lực cho hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển là hệ thủy lực đơn giản, lưu lượng dầu cần cung cấp nhỏ, không cần phải điều chỉnh lưu lượng của bơm Vì vậy ta lựa chọn bơm cho hệ thống là bơm bánh răng Tốc độ bơm thường từ 1500 - 2000 v/ph, Hiệu suất bơm từ 0,6 - 0,85

Khi chọn bơm bánh răng ta cần phải tính lưu lượng riêng trên một vòng quay cần thiết của bơm và từ đó chọn ra bơm có thông số kĩ thuật đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng cho hệ thủy lực

Tính toán xylanh thủy lực

4.4.1 Tính toán xy lanh điều khiển cần a Tính toán kích thước xylanh

Các thông số đã biết:

- Lực đẩy của một xylanh:

- Chế độ làm việc êm

Xylanh chịu tác dụng của các lực:

- F: Lực công tác, Fxl = 186 kN

- Fmsp: lực ma sát giữa piston và xylanh

- Fmsc: lực ma sát giữa cần và vòng chắn

- F qt : Lực sinh ra ở giai đoạn bắt đầu chuyển động, lực này sinh ra rất nhỏ nên có thế bỏ qua

- p1: Áp lực dầu trong buồng công tác

- p2: Áp lực dầu trong buồng chạy không, có thể bỏ qua p2

- A 1 : Diện tích piston ở buồng công tác,

- A 2 : Diện tích piston ở buồng chạy không,

Từ hình 4.2 ta xây dựng phương trình cân bằng lực tác dụng lên cần piston: p 1 A 1 − ( p 2.A 2 + F msc + F msq + F + F qt ) = 0

Theo giáo trình truyền động thủy khí có tổng lực cản do ma sát giữa piston và xy lanh, giữa cần piston với vòng chắn được xác định gần đúng bằng 10% tải trọng công tác:

Chọn áp suất làm việc của xylanh, p = 343,36 bar = 343,36.10 5 (N/m 2 )

Vậy đường kính của xylanh được tính như sau:

= ( chọn đường kính trong xylanh Dc > 80 mm Ta chọn Dc0 mm Đường kính ngoài

Chọn đường kính cần Piston theo kinh nghiệm: d = ( 0,6 ÷0,8 ).D = 84÷112 (mm)

Chọn d = 90 mm b Xác định lượng dầu cần cấp cho xylanh

Lưu lượng dầu cần cung cấp cho xylanh được xác định theo công thức:

- Q: Lưu lượng dầu cần cung cấp cho xylanh

- A: Diện tích tác dụng của xylanh, dm 2

- v: Vận tốc cần piston, dm/ph

Vận tốc của piston trong hành trình nâng: Vận tốc của piston trong hành trình hạ: Vậy lưu lượng dầu cần cung cấp cho xylanh trong hành trình nâng là:

Lưu lượng dầu cần cung cấp cho xylanh trong hành trình hạ:

4.4.2 Tính xylanh điều khiển tay cần a Tính toán kích thước xylanh

Các thông số đá biết:

- Lực công tác: Fxl = 308,6 kN

- Thời gian thực hiện nâng: t1 = 10 s

- Thời gian thực hiện hạ: t2 = 10 s

Tính toán tương tự như phần tính toán kích thước của xylanh nâng hạ cần, ta xác đinh đường kính xylanh theo công thức:

Vậy chọn đường kính trong xylanh Dc 5 mm Đường kính ngoài D 5 mm Đường kính cần piston được xác định theo kinh nghiệm: d = (0,6÷0,8).D = 93÷124

Vậy chọn đường kính cần piston d = 95 mm b Xác định lưu lượng dầu cung cấp cho xylanh

Lưu lượng dầu cần cung cấp cho xylanh được xác định theo công thức:

- Q :Lưu lượng dầu cần cung cấp cho xylanh

- A :Diện tích tác dụng của xylanh, dm 2

- v :Vận tốc cần piston, dm/ph

Vận tốc của piston trong hành trình nâng: Vận tốc của piston trong hành trình hạ: Vậy lưu lượng dầu cần cung cấp cho xylanh trong hành trình nâng là:

4.4.3 Tính xylanh quay gầu a Tính toán kích thước xylanh

Các thông số đá biết:

- Lực công tác: Fxl = 340,1 kN

- Thời gian thực hiện nâng: t1 = 5s

- Thời gian thực hiện hạ: t2 = 5s

Tính toán tương tự như phần tính toán kích thước của xylanh nâng hạ cần , ta xác đinh đường kính xylanh theo công thức:

Vậy chọn đường kính trong xylanh Dc = 100 mm, đường kính ngoài D = 120 mm Đường kính cần piston được xác định theo kinh nghiệm: d = ( 0,6÷0,8 ).D = 72÷96 (mm) Vậy chọn đường kính cần piston d = 80 mm b Xác định lưu lượng dầu cung cấp cho xylanh

Lưu lượng dầu cần cung cấp cho xylanh được xác định theo công thức :

- Q: Lưu lượng dầu cần cung cấp cho xylanh

- A: Diện tích tác dụng của xylanh, dm 2

- v: Vận tốc cần piston, dm/ph

Vận tốc của piston trong hành trình nâng: Vận tốc của piston trong hành trình hạ: 1,1.F

Vậy lượng dầu cung cấp cho xylanh trong hành trình nâng là

Dựa vào các phần tính toán trên Ta nhận thấy việc lựa chọn xy lanh có thể hoạt động tốt trong các trường hợp Tuy nhiên, theo như thông số của máy cơ sở SK200-8 của hãng KOBELCO (Singapore) thì với bộ xy lanh của máy cơ sở có thể hoàn toàn đáp ứng được máy đào có dung tích gầu giao động từ 0,51 m 3 ÷ 1,3 m 3 Vì vậy, để giảm bớt khâu chế tạo chúng ta sẽ sử dụng toàn bộ hệ thống xy lanh cũng như bộ truyền động thủy lực của máy cơ sở SK200-8 của hãng KOBELCO (Singapore ) cho máy đào có dung tích gầu 0,8 m 3

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DI CHUYỂN MÁY ĐÀO

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁY ĐÀO

Tiêu đề	Tính Toán, Thiết Kế Máy Đào Gầu Nghịch Hệ Thống Thủy Lực Dung Tích Gầu 0.8m3
Tác giả	Nguyễn Bảo Trung
Người hướng dẫn	ThS. Lê Toàn Thắng
Trường học	Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
Chuyên ngành	Kỹ thuật xây dựng và cơ khí
Thể loại	Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	100
Dung lượng	6,13 MB