Đồ án tốt nghiệp tính toán thiết kế cải tiến bộ công tác máy đào gầu nghịch PC200

Đây là bản trình bày tính toán thiết kế cái tiến bộ công tác máy đào gầu nghịch PC200 của Komatsu.Tài liệu sẽ giúp sinh viên cơ khí nói riêng cũng như ngành kỹ thuật nói chung có cái nhìn tổng quát cũng như hiểu biết tới máy móc,đặc biệt là dòng máy đào Komatsu.Mong rằng tài liệu sẽ góp 1 phần cho sự hiểu biết của các bạn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẢI TIẾN BỘ CÔNG TÁC MÁY

ĐÀO GẦU NGHỊCH PC200 CỦA KOMATSU.

Gvhd : PGS.TS Nguyễn Đăng Cường Svth : Phùng Văn Ngọc

LỜI NÓI ĐẦU

+) Hiện nay đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước việc cơ giới hoá trong các công trình xây dựng cơ bản là rất quan trọng và ngày càng diển

ra mạnh mẽ Cơ giới hoá rút ngắn thời gian thi công, giảm nhân lực và mang lại hiệu quả công việc rất cao Trong các công trình xây dựng nói chung và thuỷ lợi nói riêng công tác đất chiếm phần lớn công việc, cơ gới hoá công tác đất cũng đang diễn ra với tốc độ cao trong đó máy đào giữ vai trò chủ đạo Công việc chủ yếu của máy đào là đào và vận chuyển đất, đó khâu đầu tiên trong dây chuyền thi công Nếu máy đào làm việc hiệu quả thì năng suất tổ máy tăng và ngược lại nếu máy đào làm việc kém hiệu quả thì dẩn đến năng suất tổ máy giảm, điều này làm giảm tiến độ thi công

+) Trên thực tế các chủng loại máy đào được sử dụng trong các công trình

xây dựng là rất phong phú và đa dạng, các loại máy đào được nhập từ các nước

tư bản trên thế giới với nhiều chủng loại kích thước và các tính năng ưu việt

khác nhau Tuy nhiên trong quá trình sử dụng máy do không nắm vững các kỷ

thuật vận hành, bảo dưỡng và sữa chữa nên không thể tránh khỏi sự hỏng hóc

các hệ thống, các bộ phận Bộ công tác của máy đào cũng không tránh khỏi

vấn đề này do điều kiện làm việc khắc nhiệt tiếp xúc với đất bùn, chịu ma sát

Bộ công tác nếu nhập ngoại thì rất đắt, do đó nghiên cứu thiết kế bộ công tác sẽ đem lại lợi nhuận về kinh tế rất nhiều Mặt khác đối với điều kiện của đất nước ta hầu hết thi công các công trình nhỏ và vừa nhưng đôi khi với những loại đất nhẹ ta cần sử dụng bộ công tác có dung tích gầu lớn để tăng năng suất cũng có trường hợp do điều kiện địa hình di chuyển khó khăn nên ta không thể cho máy đào tiến lại gần được vì vây đòi hỏi máy có tầm vươn

xa để đào và vận chuyển đất một cách dễ dàng còn khi ta đào các loại đất rắn thì lực cản cắt lớn yêu cầu phải có môn men lớn vì vậy cánh tay đòn phải ngắn lại

Do đó việc tiến hành thiết kế chế tạo bộ công tác là hoàn toàn có thể

Chính vì các lý do này mà việc nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ công tác là rất cần thiết Do đó em đã được giao đề tài đồ án tốt nghiệp: "Tính toán thiết kế cải tiến bộ công tác máy đào gầu nghịch PC200 của KOMATSU

" với dung tích gầu 0,6 m3

Nội dung thuyết minh đồ án được tiến hành với trình tự sau:

* Chương 1: Tổng quan về máy đào gầu nghịch và máy đào PC200

* Chương 2: Tính toán thiết kế bộ công tác có dung tích gầu q= 0,6 m3

* Chương 3: Hệ thống thuỷ lực điều khiển bộ công tác

* Kết luận và những kiến nghị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÀO GẦU NGHỊCH VÀ MÁY ĐÀO PC200 CỦA KOMATSU

1.1 Máy đào gầu nghịch và tình hình sử dụng ở Việt nam.

1.1.1 Máy đào gầu nghịch.

+ Nhìn chung công nghiệp chế tạo máy xây dựng so với nền công nghiệp chế tạo máy thì còn non trẻ, thực tế máy làm đất ra đời từ thế kỷ thứ XIX, khi xuất hiện và dùng rộng rãi máy hơi nước

 + Trải qua nhiều giai đoạn phát triển, các loại máy xây dựng nói chung và máy đào nói riêng đã có những thay đổi rất nhiều theo hướng hiện đại và tiện dụng hơn Các loại máy đào ngày nay có cấu tạo hiện đại nhằm giúp người điều khiển vận hành máy được dễ dàng hơn năng suất đào đắp được nâng cao

 Cấu tạo của máy đào gầu sấp (gầu nghịch) có bộ di chuyển xích bao gồm

Hình 1-1: Cấu tạo chung máy đào thuỷ lực gầu sấp

1- Xích di chuyển, 2- Máy cơ sở, 3- Cần, 4- Xi lanh nâng cần, 5- Xi lanh tay gầu, 6- Tay gầu, 7- Xi lanh quay gầu, 8- Gầu

Nguyên lý làm việc của máy đào gầu nghịch.

Loại này đào đất thấp hơn mặt bằng máy đứng Có thể dùng để đào kênh mương

rãnh đặt đường ống, nạo vét cửa cống, đào giao thông hào, hố móng, khai thác vật liệu,

Xilanh 4 nâng cần đảm bảo độ nghiêng thích hợp, co xilanh 5 thực hiện việc duỗi gầu, kết hợp hạ cần bằng xilanh 4 để đặt gầu vào vị trí cắt đất

Duỗi xilanh 4, nâng gầu, thực hiện việc cắt đất

Khi gầu đầy đất, cũng là lúc gầu lên tới miệng hố đào, kết hợp các xilanh 4 và 5 nâng gầu lên đến một độ cao nào đó, kết hợp quay đến vị trí đổ

Thu các xilanh 5 và 7, quay gầu duỗi ra đất được đổ qua miệng gầu

1.1.2 Tình hình sử dụng máy làm đất ở Việt Nam.

Ở Việt Nam, vào những năm 60 của thế kỷ trước, miền Bắc đã nhập các

loại máy làm đất mà chủ yếu là máy đào để xây dựng các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, giao thông, khai thác mỏ Trong giai đoạn này công việc xây dựng lại đất nước bắt đầu phát triển, do đó công việc bốc xúc vật liệu với khối

lượng lớn đòi hỏi phải cơ giới hoá

Hiện nay nước ta có rất nhiều các loại máy phục vụ công tác làm đất được nhập từ các nước tư bản như: Nhật, ý, Thụy Điển, Pháp Ví dụ: như các loại máy đào Caterpillar , Volvo, Komatsu, Kobelco, Hitachi, Fiat chế tạo được nhập vào nước ta để thi công các công trình như nhà máy ximăng Hoàng

Một số hình ảnh về cải tiến bộ công tác máy đào

1.2 Tìm hiểu về máy đào PC200

1.2.1 Giới thiệu về máy đào PC200 của Nhật.

+ Komatsu là một tập đoàn chuyên sản xuất máy xây dựng có uy tín trên thế giới đặc biệt là các loại máy làm công tác đất

+ Là một công ty của Nhật nên Komatsu hiểu rõ những tính chất về địa lý, địa chất cũng như môi trường của các nước Châu á, do đó các loại máy do Komatsu chế tạo rất phù hợp với điều kiện sử dụng và bảo quản ở các nước Châu á nói chung và ở Việt Nam nói riêng

+ Trong các loại máy của Komatsu được sử dụng ở Việt Nam ta thấy chủ yếu

là các dòng máy PC trong đó PC200 được sử dụng rất rộng rãi, do có kích thước phù hợp đồng thời giá thành mua vào của máy không quá cao nên PC 200 được

sử dụng nhiều ở Việt Nam

Do PC200 được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam nên việc sửa chữa, hoặc thay thế những phần hư hỏng của máy nếu được thực hiện bằng các cơ sở trong nước thì giá thành sẽ giảm đi đáng kể

+ Một số hình ảnh về loại máy đào PC200:

Các thông sô chính của bộ công tác.

 Khối lượng của cần là: Gc = 1408 (kg) = 13,81 (KN)

 Khối lượng của xilanh cần: Gxc = 172 x 2 (kg) = 3,37 (KN)

b Kích thước tay gầu.

Trong đó:

A1 = 3748 (mm);A2 = 2919 (mm); A3 = 950(mm); A4 = 1185(mm); A5 = 600(mm); A6 = 610 (mm); A7 = 410(mm);

Khối lượng của tay gầu: Gt = 653 (kg) = 6,406 (KN)

Khối lượng của xilanh tay gầu: Gxt = 226 (kg) = 2,217 (KN)

1.2.3 Tính các vị trí ổn định của máy cơ sở.

Để tính toán thiết kế bộ công tác lắp trên máy cơ sở PC200, trước hết ta đi xác định các vị trí tính ổn định của máy cơ sở PC200 Tại các vị trí trên ta sẽ tìm được

mô men đối với khớp chân cần Giá trị mô men đó phải được giữ nguyên khi lắp

bộ công tác có dung tích gầu 0,6 m3 Các vị trí tính toán sẽ được trình bày dưới đây

 1.2.3.1 Vị trí thứ nhất.

 Máy đang thực hiện quá trình đào đất, tại một vị trí trên khoang đào thì gầu

gặp phải chướng ngại vật

 M01: - Mô men đối với chân cần được xác định theo công thức:

 M01 = Gc.Rc + Gt.Rt+ Gg.Rg+ P01.Rp +Gxc.Rxc + Gxt.Rxt+ Gxg.Rxg

 + Gc, Gt, Gg , Gxc, G xt, Gxg: trọng lượng cần máy, tay gầu, gầu, xy lanh cần

xy lanh tay gầu và trọng lượng xy lanh gầu

 + P0- Lực cản đào lớn nhất do chướng ngại vật sinh ra tại răng gầu:

Máy đang tiến hành xả đất trên dốc, góc dốc tính toán a= 12o.

Qua các vị trí tính toán ta thấy Mômen tại khớp chân cần có giá trị lớn nhất là

M = 313,58 (KNm)

Đối với máy cơ sở có dung tích gầu là q = 0,8 (m3) ;

Có chiều dài cần là L1 = 5725(mm)

Chiều dài tay gầu L2 = 3748 (mm)

Gọi Mtt là mô men của các bộ phận tĩnh và độ thay đổi mômen của bô công từ khớp chân cần đến tâm máy:

Vậy Tổng mô men của bộ phận gây lật đối với tâm máy là :

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN BỘ CÔNG TÁC VỚI DUNG TÍCH GẦU 0,6M3

2.1 Xác định thông số hình học của toàn tay gầu mới

 Để xác định sơ bộ các thông số ta dựa vào luật đồng dạng về kích thước , trọng lượng , công suất , dung tích gầu , lực …

+ Tính toán thong số hình học của tay gầu

+ Để máy làm việc được ổn định thì tổng mô men đối với tâm máy không đổi.

+ Theo luật đồng dạng ta có

Giải phương trình bậc 4 trên ta dựa vào phương pháp nội suy gần đúng sau dưới dạng thử dần cho kết quả dưới dây:

- Bán kính cong đáy lòng gầu: R2 = 0,565 (m); R1 = 0,365 (m);

- Bề dày thành gầu, tính theo công thức kinh nghiệm của Stefan Mihailescu:

Từ đó ta thiết kế được gầu như hình vẽ:

Tính ứng suất tại mặt cắt nguy hiểm:

Giải ta được:

Thoả mãn điều kiện bền

Vậy ta chọn răng gầu có kích thước như đã chọn Và số răng gầu là: 4 răng

2.3 Tính toán thiết kế tay gầu.

2.2.1 Xác định kích thước, khối lượng và các thông số hình học của tay gầu

Chiều dài tay gầu cố định là L1 = 2930 (mm)

Chiều dài tay gầu cố định là L1 = 2710 (mm)

+ Vị trí tính toán thứ hai

Vị trí tính toán này là khi máy nâng lên chiều cao đổ, tay gầu gần như nằm ngang

và máy quay với vận tốc góc lớn nhất và phanh đột ngột Khi đó mặt cắt nguy hiểm nhất vẫn là mặt cắt (n-n) đi qua chốt của cần và tay gầu

2328,21

6144,38 7497,75

R0=5138,87

2.3 Kiểm tra khả năng làm việc của cần.

Vị trí thứ nhất.

2.4 Tính bền chốt.

1013,66

2683,91

g c 1310,77

2.4.1.Tính bền chốt giữa cần và tay gầu.

P 2

P.L

4 =5,76

m m

m - m

450