Đồ Án Tốt Nghiệp Máy Thiết Kế

Có thể nói tất cả các loại máy làm đất đều đợctrang bị động lực là động cơ đốt trong và hầu hết là điezen hoặc động cơ điện.Công suất của chúng khác nhau rất xa, từ một vài chục kw đến m

chơng 1

Giới thiệu chung về máy thiết kế

I ý nghĩa của việc cơ giới hoá máy xây dựng

Trong thi công công trình đớng xá, cầu cống sân bay hàng hải đê đập, mơngmáng… Đối t Đối tợng thi công trớc tiên và có khối lợng công việc lớn nhất là công tác

đất Trong công trình đó, đất là đối tợng đợc xử lý với nhiều phơng pháp và mục

đích hết sức khác nhau Có thể tựu chung lại trong các công việc nh đào, vậnchuyển, san bằng, đầm nén Khối lợng đất trong từng công trình tuỳ mức độ và loạirất khác nhau, nhng chỗ thống nhất là khá lớn Trong công trình giao thông, khối l-ợng công tác đất có thể chiếm 50%

Trớc đây, trong các công trình xây dựng, từ chỗ lúc đầu công tác đất chủ yếuthực hiện bằng sức ngời (1954… Đối t1960) Tới nay, công tác đất đã có nhiều chỗ tiếnlên cơ giới hoá ở mức độ cao

Công tác đất có ý nghĩa trọng yếu, trớc hết là tính u việt của nó trong ba mặtchính sau :

II Lịch sử và khuynh hớng phát triển máy làm đất.

Những phơng tiện bán cơ giới và cơ giới hoá đất công tác xuất hiện cách đây

hơn 200 năm Buổi đầu các phơng tiện ấy đợc dùng sức ngời (khoảng 20 ngời) hoặcdùng sức ngựa ( hơn 6 ngựa) để làm động lực Năng suất lao động đạt đợc từ0,75m3 / h / ngời So với lao động thủ công đã có tác dụng nâng cao năng suất rõrệt

Sự ra đời của máy hơi nớc đã cải tạo căn bản hình thức và năng suất của máylàm đất Lấy nguồn động lực là máy hơi nớc W.S.OHIS đã thiết kế chiếc máy xúc

đầu tiên năm 1836 có năng suất 35m3/ h Sau đó vài chục năm, hàng loạt máy xúchoàn thiện trên ray với động cơ máy hơi nớc đã sử dụng hiệu quả trong công tác

đất Các máy làm đất chủ yếu là máy xúc 1 gàu Tới năm 1910 mới có kết cấu dichuyển bánh xích ( hơn hẳn các kiểu kết cấu cũ - di chuyển trên ray) Sự ra đời củabánh xích kéo theo phát triển của máy làm đất khác hoạt động chủ yếu nhờ sứckéo hoặc đẩy ( máy ủi, máy san ) Điều này tạo điều kiện cho việc cơ giới hoá côngtác đất có những thuận lợi căn bản, nghĩa là có những máy móc khác nhau dùngvào những công việc khác nhau

Tính cơ động của các máy móc bánh xích so với kiểu chạy trên ray là thuậntiện hơn nhiều Song máy bánh xích cũng có những nhợc điểm lớn về sự nặng nề,cồng kềnh, di chuyển phức tạp Bởi vậy ngày nay cùng với sự phát triển của máybánh xích là sự tiến bộ trong bánh hơi, đặc biệt là bánh hơi loại nặng có khả năngchịu tải cao, có gai lốp, có áp suất thích hợp để đảm bảo sức bám tốt của máy.

Về động lực, cách đây 30 đến 40 năm kỹ thuật động cơ đốt trong và máy

điện có những tiến bộ nhanh chóng Có thể nói tất cả các loại máy làm đất đều đợctrang bị động lực là động cơ đốt trong và hầu hết là điezen hoặc động cơ điện.Công suất của chúng khác nhau rất xa, từ một vài chục kw đến một vài nghìn kw

Do đó năng suất của chúng đạt đợc con số rất lớn Cùng tiến bộ trong ngành luyệnkim, đặc biệt là luyện kim nhẹ, cờng độ chịu lực lớn cho phép máy làm đất pháttriển hợp lý, có lợi về kết cấu, nhất là kết cấu của máy xúc gàu dây

Chiều hớng phát triển các máy làm đất rất lớn Nhằm đáp ứng năng suất cao

ở công trình lớn cố định Trong các nớc công nghiệp phát triển đièu này đã hìnhthanh rõ rệt Nguyên nhân cơ bản là chúng rất kinh tế với những công trình di động

và có khối lợng công tác đất vừa phải nh các công trình đờng xá, mơng máng, kênh

đào thuỷ lợi… Đối t Bên cạnh đó các thiết bị bánh xích loại nhẹ hoặc bánh hơi có tính cơ

động cao

III Tình hình trang bị cơ giới xây dựng tại Việt Nam.

Những năm gần đây, mức độ cơ giới hoá trong lĩnh vực thi công và bốc dỡ ởnớc ta ngày càng tăng Tỉ lệ trang bị cơ giới tính trên đầu ngời và khối lợng khaithác có thể sánh với nhiều nớc trong khu vực Tính tổng số thiết bị cơ giới của nớc

ta đã nên tới 40.000 chiếc với tổng công suất trên 2.5 triệu KW gồm 350 chủng loạicủa 24 nớc

Con số cụ thể:

+ Máy làm đất : 16.3%

+ Máy thi công chuyên dụng : 4.6%

+ Máy vận chuyển ngang :31.6%

+ Máy vận chuyển lên cao : 3.8%

+ Các máy khác : 16.2%

Với lực lợng cơ giới đó, các cơ sở thi công và xếp dỡ hàng năm đã có thể đào

đắp hàng trăm triệu tấn hàng… Đối t góp phần không nhỏ vào công cuộc xây dựng vàpháp triển nền kinh tế quốc dân

Bên cạnh đó, phải công nhận một thực tế :

+ Hiệu quả khai thác các máy xây dựng ở nớc ta còn thấp

+ Số máy thực tế hoạt động chi vào khoảng : 50-60%.Hệ số sửdụng thời gian của các máy không vợt quá 0.50

Những đề tài nghiên cứu về vấn đề này đã cho biết: Trong số những nguyênnhân dẫn tới hậu quả trên, nguyên nhân yếu kém về công tác tổ chức quản lý và

khai thác chiếm tới 30% Một trong những thếu sót về vấn đề này là do việc trang

bị máy móc thiết bị phục vụ nhiều cơ sở xây dựng và xếp dỡ cơ giới là cha hợp lý.Tính cha hợp lý của công tác trên thể hiện ở điểm cơ bản sau:

+ Tính năng kỹ thuật cha hoàn toàn phù hợp với đặc điểm của

Ngoài ra, với nền công nghiệp phát triển cha cao, ta cũng đã mạnh dạn thiết

kế, chế tạo những tổ hợp máy xây dựng có tính chọn nh: Trạm chộn atphal bê tôngvới hệ thống cân đo tiên tiến, đầm búa cọc, thi công cọc thấm bấc

và ngợc lại Ngoài việc đào đất, máy còn đợc sử dụng để làm những việc nặng khácnhau nh xếp, dỡ vật liệu và đất

+ Theo kiểu truyền động lực: Truyền động cơ khí và truyền

động thuỷ lực( Máy cơ khí truyền động từ động cơ qua bánh răng,trục vít Máythuỷ lực thực hiện băng bơm thuỷ lực, ống dẫn và động cơ thuỷ lực)

2.Cấu tạo.

Máy xúc một gàu đợc cấu tạo từ hai phần chính gồm :

Ngoài ra, cơ cấu di chuyển đảm bảo thực hiện việc di chuyển của máyxúc.Các kiểu của cơ cấu di chuyển:

+ Bánh xích: Bề mặt tựa của guốc xích lớn hơn, dùng để làmviệc vùng đất yếu

+ Bánh hơi: Làm tăng tính linh hoạt của máy khi thi công cáctrình

2.2.Bộ phận quay.

Cấu tạo bởi bàn quay, cơ cấu quay, thiết bị động lực và thiết bị công tác

+ Bàn quay: Đợc gắn chắc vào cơ cấu quay con lăn chuyêndùng trên bộ khung của cơ cấu di chuyển, nó có thể quay trên cùng một mặtphẳng.Cùng một loại bàn quay ngời ta có thể lắp nhiều cơ cấu di chuyển khácnhau

+ Thiết bị công tác : Có chức năng duy trì hoạt động của bộphận công tác và đảm bảo hoạt động của nó trong vùng làm việc của máy xúc.Gàu

là bộ phận công tác chính của máy xúc Nó có thể đào và chứa đất trong lúc vậnchuyển đồng thời dùng để đổ đất hoặc vật liệu khác Đào là quá trình cắt đất và xúc

đất, lớp đất bị cắt gọi là phoi đất

Quá trình làm việc của máy xúc bao gồm các công đoạn sau :

+ Đào đất

+ Vận chuyển đất

+ Quay lại vị chí đào

Khi máy xúc di chuyển, việc đào đất không thể thực hiện đợc cho nên thời gian

di chuyển cần phải ngắn đến mức tối đa để giảm chu kỳ làm việc của máy

- Đào đất để cắt đất làm đầy gàu

- Chuyển gàu ra khỏi vùng đào để đảm bảo bàn quay không bị chở ngại

- Di chuyển gàu đầy đất đến chỗ đào bằng cả bàn quay và thiết bị công tác

đối với máy xúc chọn vòng hoặc chỉ quay riêng bộ phận công tác đối với máy xúckhông chọn vòng

- Đổ đất ra khỏi gàu vào bãi chứa liệu hoặc phơng tiện vận chuyển

- Di chuyển gàu về vùng đào

- Hạ gàu để chuẩn bị tiếp tục đào

3.Máy xúc một gàu dẫn động thuỷ lực

Máy thờng để sử dụng làm việc ở nền đất thấp hơn mặt bằng đứng của máy

Đối với những nơi cao hơn máy chỉ làm việc với loại đất mềm, khi đó chỉ có xi lanhquay gàu để cắt Đất đợc xả qua đáy gàu Máy làm việc theo chu kỳ trên từng chỗ

đứng

3.1.máy xúc gàu nghịch dẫn động thuỷ lực

*Gồm hai bộ phận chính :

+ Máy cơ sở+Thiết bị công tác

- Thiết bị công tác cần : Đợc lắp một đầu với đầu trục của tay cần, đầu kia

đ-ợc lắp với khớp trụ của bàn quay Cần đđ-ợc nâng lên, hạ xuống nhờ xilanh cần

- Thiết bị công tác tay cần: Đợc lắp với cần đầu kia công tác.Tay cần đợc lắpvới xilanh thuỷ lực tay cần Điều kiển gàu xúc nhờ xilanh thuỷ lực tay gàu

- Thiết bị công tác gàu: Đợc lắp bằng trục tay cần Gàu dợc điều kiển bằngxilanh thuỷ lực gàu Trên gàu đợc lắp thêm răng để làm việc trên nền đất cứng

*Nguyên lý làm việc :

- Máy đến vị trí làm việc: Đa gàu ra vơn xa máy và hạ xuống Răng gàu tiếpxúc với nền đất Gàu tiến hành cắt đất quá trình tích đất thực hiện từ vị trí I-II nhờxilanh thuỷ lực (8) hoặc kết hợp với xilanh thuỷ lực (4)

- Quỹ đạo chuyển động của răng gàu trong quá trình cắt đất là một đờngcong Chiều dày phoi thay đổi từ bé đến lớn Khi gàu đến vị chí cắt đất cuối cùng(tại đây phoi đất lớn nhất trong quá trình đào) Đa gàu ra khỏi tầng đào, nâng gàulên Quay gàu về vị trí xả nhờ cơ cấu (2) Đất có thể xả thành đống, hoặc xả vàothiết bị vận chuyển

- Đất đợc xả ra khỏi miệng gàu bằng xilanh gàu, sau đó quay máy về vị trítiếp theo với một chu kỳ hoàn toàn tơng tự

Hình 1: Sơ dồ máy xúc gàu nghịch dẫn động thuỷ lực.

I.Xác định thông số kích thớc.

Để xác định thông số kích thớc ban đầu, ta có thể dựa vào luật đồng dạngsau :

3 1 3 2

t

3 1 3 2

1,2 : Là ký hiệu của máy cũ và mới

t : Thông số về thời gian chu kỳ làm việc của máy

v : Thông số về tốc độ

Trên cơ sở luật đồng dạng, ta lập một số công thức kinh nghiệm để tính gần

đúng thông số cần thiết

Ta có:

vdc = (1,54) 3 G =3,5 (km/h) (I-9).

+ áp lực dè trên nền đất :

P = (0,030,04) 3 G = 0,16 (Mpa) 10)

(I-II Phân bố trọng lợng của các bộ phận chính trong máy:

+ Động cơ và khung máy : (0,060,07).G = 1,4 (t) (II-7)

+ Thiết bị thuỷ lực và thiết bị phụ : (0,060,1).G = 1,5 (t) (II-8)

+ Cơ cấu quay : (0,010,03).G = 0,3 (t) (II-9)

+ Trọng lợng bàn quay : (0,10,16).G = 3,2 (t) (II-10).+ Bộ phận điều khiển : 0,010,05).G = 0,15 (t) (II-11).+ Vỏ máy : (0,020,025).G = 0,45 (t) (II-12)

+ Đối trọng : (00,01).G = 2 (t) (II-13).Vậy bàn quay và các cơ cấu : (0,360,39).G = 9 (t)

+ Vòng ổ quay : (0,010,18).G = 0,32 (t) (II-14).+ Khung dới và vòng bánh răng : (0,0060,008).G = 0,05 (t) (II-15).+ Cơ cấu di chuyển : (0,030,05).G = 0,9 (t) (II-16).+ Khung xích : (0,0650,07).G = 1,4 (t) (II-17).+ Bánh chủ động, Bánh bị động, Bánh tì : (0.50,1).G = 1,8(t) (II-18).+ Dải xích : (0,080,1).G = 2 (t) (II-19).Vậy tổng trọng lợng các bộ phận di chuyển của máy xúc : 8,37 (t)

hình 2 : Sơ đồ thông số kích thớc của máy xúc một gàu.

chơng III

Tính toán chung

I.Tính toán các cơ cấu và chọn động cơ.

Từ những nhận xét trên ta có :q= Cmax b Hn  k t (I-1-1)

b : Chiều rộng của gàu xúc : 1,17 (m)

Hn : Chiều cao của tầng xúc : 2,68 (m)

t

k : Hệ số tơi của đất

Đối với đất cấp IV ta có : k t= 1,28

Từ công thức (I-1-1) ta có chiều dầy phoi cắt lớn nhất là :

Cmax= 1,17

1,17.4,24.1,28 = 0,126 (m) Tại vị trí gàu đạt chiều dày cực đại khi đó lực cản cắt đất có giá trị tiếptuyến là lớn nhất

P01 Gc

Pc

Ptc Gđc

Hình 3 : Sơ đồ xác định lực tác dụng nên máy xúc gàu

nghịch dẫn động thuỷ lực.

Trong quá trình đào đất, khi gàu đào từ vị trí ( I ) sang vị chí ( II ), thì lực P tc sẽbiến thiên từ 0 đến giá trị lớn nhất

Lực P tc lớn nhất khi răng gàu gần kết thúc quá trình đào đất Khi đó, phoi đất

đạt giá tri lớn nhất là Cmax

Tách riêng hệ : Tay cần - Gàu đào

Gtc Gg

Thay c¸c gi¸ trÞ trªn vµo (III-1-3) ta cã:

29,4 4,24 8,2 0,91 3,55 19,8

273( )0,74

0Gc

Hình 5 : Sơ đồ xác định P C của máy xúc một gàu.

Để xác định lực nâng cần, ta xét cân bằng của hệ : Cần-Tay cần-Gàu

Xét mômen đối với đối với điểm 01:

C c

L

3,95,7 1,04 6,61( )

LC , LG , LTC : Lần lợt là chiều dài của Cần, Gàu, Tay cần

OB : Là khoảng cách từ khớp liên kết giữa Cần – phân loại Tay Cần tới đầu TayCần

Thay các giá trị trên vào (I-2-1) ta có :

8,2 6,61 2,85 16,4 19,8 5,92

312( )0,7

c

3 Xác định lực trong xilanh quay gàu xúc.

Máy xúc thuỷ lực thờng đào đất theo ba cách :

+ Gàu xúc quay quanh khớp bản lề nối với tay gàu nhờ xilanh gàu Lúc này,Cần và Tay cần đứng yên

+ Tay gàu quay quanh khớp bản lề nối với cần, chuyển động đợc thực hiệnnhờ xilanh tay gầu.Khi đó cần bất động và gàu đợc coi là gắn cứng với tay gàu.

+ Cần và tay cần cùng hoạt động nhờ sự làm việc tơng ứng của xilanh taygàu và xilanh cần Trong trờng hợp này gàu cũng đợc coi là gắn cứng với tay gàu

Trong ba cách trên, cách thứ nhất đợc coi là trờng hợp làm việc nặng nhọcnhất.Pqg đợc xác định trong trờng hợp xilanh Cần và xilanh tay Cần cố định (khớp

O cố định).Gàu tiền hành cắt đất từ vị trí (I) đến vị trí (II).Khi răng gàu kết thúcquá trình cắt đất thì chiều dày phoi đất có giá trị lớn nhất lúc đó răng gàu ngang vớikhớp (O)

P01

0 Gg+d Pqg

B : Chiều rộng của gàu xúc : 1,17 (m)

Hn: Chiều cao của tầng xúc : 1,38 (m)

k t: Hệ số tơi của đất

Đối với đất cấp IV ta có : k t= 1,28

Từ công thức (III-1-2) ta có chiều dầy phoi cắt lớn nhất là :

Cmax = 1,17 0,37

1,17.1,38.1,28 (m) ( I-3-3).

Ta có :

II Tính toán các cơ cấu di chuyển máy xúc.

Nếu máy làm việc với 2 dải xích thì trong quá trình di chuyển sẽ xuất hiệnnhững lực cản sau :

+Lực cản ma sát trong bộ phận cơ cấu di chuyển

+Lực cản do biến dạng của nền đất dới tác dụng của xích

+Lực cản vòng

+Lực cản do độ dốc gây ra

Hình 7 : Sơ đồ xác định lực cản di chuyển xích

1 Xác định lực cản ma sát trong bộ phân của cơ cấu di chuyển.

Lực cản ma sát trong bộ phân của cơ cấu di chuyển là W1 bao gồm :

+ Lực cản sinh ra ở các khớp của mắt xích vòng qua bánh xích chủ động

và bánh xích bị động

+ Lực cản sinh ra trong ổ đỡ con lăn tì

+ Lực cản ma sát sinh ra trong các ổ trục bánh xích chủ động và bị động

Ta lấy giá trị của W1 theo kinh nghiệm:

Tổng các lực cản này chiếm khoảng : 5%  9% trọng lợng máy đè lênhai dải xích

Vậy ta có:

W1 = (0,050,09).G =16,4 (KN) (II-1-1)

2 Xác định lực cản do biến dạng nền đất.

Gọi lực cản do biến dạng nền đất là : W2 Ta xét hai trờng hợp :

*Trờng hợp thứ nhất: Bánh xích phía trớc nằm ngang cùng với dải xích tựa

dS = R  d (II-2-3)

+ Giữa áp lực đơn vị và chiều sâu lún của bánh xích có quan hệ:

0

P P h (II-2-4).Với :

Thay (II-2-5) vào (II-2-4), sau đó thay vào (II-2-3).Ta có :

dP0  b p0R2(cos  cos0 ) (II-2-6).

 dP0  b p0R2(cossin  cos0sin0 )d (II-2-7)

Độ lớn của thành phần nằm ngangcủa áp lực đất lên phần tựa của bánh xích:

cos0=R h

h

 (II-2-11).Thay (II-2-9) vào (II-2-8) Ta có :

2 2

0

pp  (daN) h (II-2-13)

0

12

G : Trọng lợng của máy xúc 20,5 (t) = 205 (KN)

l : Chiều dài dải xích 4,4 (m).

*Trờng hợp thứ hai: Bánh xích phía trớc đợc nâng lên tơng tự phần trên ta

0 2



 (II-2-19).Thay các giá trị trên ta có :

P p   b l  (II-2-22).Thành phần nằm ngang:

1

sin2

P  p   b l  (II-2-23).Thay (II-2-19) vào (II-2-23).Ta có :

2

G p

2 0

22

Từ hai trờng hợp ta có giá trị của W2 nh sau :

Theo kinh nghiệm khi máy di chuyển trong điều kiện bất lợi nhất khó khănnhất (trên nền đất cha làm đờng sẵn) ta có:

M : Là mômen của lực ma sát của nột dải xích lên nền đất

 : Góc chuyển hớng khi lái vòng

Nh vậy ta có thể tính đợc công cơ học cấn thiết để thắng lực cản vòng theocông thức sau :

L = 2M  (II-3-1)Lực cản vòng sinh ra khi lái vòng là :

3

222

Điều kiện để máy làm việc đợc là :

v : Là vận tốc của cơ cấu di chuyển

 : Hiệu suất truyền động của động cơ Lấy  = 0,85

Thay giá trị trên vào công thức ta có:

125 3,2 1000

1190,85 3600

Vậy công suất của cơ cấu di chuyển là: 119 (KN)

III Tính toán tĩnh cho máy xúc một gàu.

Tính toán tính cho máy xúc một gàu bao gồm hai vấn đề chính sau đây :+ Tính toán cân bằng quay và tính đối trọng

+ Tính ổn định của máy khi lắp các bộ phận làm việc khác nhau

Ta đi tính từng phần của bài toán

1 Ta tính cân bằng quay và chọn đối trọng.

Bàn quay của máy xúc một gàu đợc gọi là cân bằng khi tổng tất cả các lựclên bàn quay nằm trong vòng tựa quay

Khi tính toán ta đi tính tại hai vị trí giới hạn của thiết bị làm việc là:

+ Khi gàu ở vị trí xa máy nhất

+ Khi gàu ở vị trí gần máy nhất

Từ đó ta đi tìm đuựơc hai giá trị của đối trọng tơng ứng.Đối trọng của máy sẽnằm trong khoảng giữa hai giá trị :

ĐTmin  ĐT  ĐTmax

1.1 Vị trí thứ nhất

5'

3' 6'

4'

1' 2'

G2 Gđc R1 Gcc

Gc

2

Tỉ lệ: 1/50 (tấn/mm)

Gcc Gc

1 Gbq

Gđc G2

Trình tự tính toán đợc thể hiện nh sau :

- Trên một trục thẳng đứng bất kì, ta lần lợt đặt liên tiếp các lực :

+ Gcc : Trọng lợng của các cơ cấu.

+ Gđc : Trọng lợng của động cơ

+ Gbq : Trọng lợng của bàn quay

+ GC : Trọng lợng của cần (một nửa cần)

- Lấy điểm 0 nằm ngoài đờng thẳng đã đặt các lực

- Nối điểm cuối của Gc với điểm 0, ta đợc đờng số 1

- Nối điểm cuối của Gcc với điểm 0, ta đợc đờng số 2

- Nối điểm cuối của Gđc với điểm 0, ta đợc đờng số 3

- Nối điểm cuối của Gbq với điểm 0, ta đợc đờng số 4

- Trên trục của lực R2 kéo dài, ta lấy một điểm bất kì Từ (a), kẻ một đờngthẳng song song với (1) Đờng thẳng đó gặp GC kéo dài tại một điểm (A) Ta có đ-ờng (1)’

- Từ giao điểm (A),ta kẻ đờng thẳng (2)’ song song với (2) Gọi giao của (2)’với GCC kéo dài là (B)

- Từ giao điểm (B),t a kẻ đờng thẳng (3)’ song song với (3) Gọi giao của (3)’với Gbq kéo dài là (C)

- Từ giao điểm (C), ta kẻ đờng thẳng (4)’ song song với (4) Gọi giao của (4)’với G2 kéo dài là (D)

- Nối (a) vói (D) ta có (5)’

- Từ (0) kẻ (5) song song vói (5)’,(5) cắt trục đặt các lực tại M Ta có M là

điểm đầu của lực G2

- Nhân véctơ của lực G2 với tỉ lệ đã đặt ban đầu, ta có trọng lợng của đốitrọng nhỏ nhất

Ta có trọng lợng của đối trọng trờng hợp thứ nhất là lớn nhất

G G (III-1-1.1-1)

2.2 Vị trí thứ 2.

8' 6'

1'

5' 4'

3' 2'

2 Gc

Tỉ lệ: 1/50 (tấn/mm)

Gtc Gg+đ 1

Gđc Gtc Gbq

Gcc

G2 8

5 4 3

7 6

Ta chọn giá ttrị của đối trọng trong khoảng giá trị cho phép là

ĐT min  ĐT  ĐT max (III-1-1.2-2)Chọn :

Gđt = 2 (t)

2 Kiểm tra độ ổn định của máy xúc gàu nghịch dẫn động thuỷ lực.

Kiểm tra độ ổn định của máy xúc một gàu tại vị trí bất lợi nhất mà máy đanglàm việc hoặc di chuyển Ngoài trọng lợng kết cấu của máy còn có các ngoại lựckhác tác dụng vào máy gồm: Lực cản cắt đất, lực do gió, lực li tâm khi máy quay

Trong máy xúc một gàu, ngời ta chia làm hai nhóm khi tính ổn định của máy:

+ Máy xúc có độ ổn định tơng đối : Có nghĩa là dù cần có nghiêng gócbao nhiêu thì máy vẫn làm việc ổn định ( không bị lật ) Loại này thờng có tính vớimáy dung tích lớn ( dung tích gàu  2m3 )

+ Máy có độ ổn định tơng đối: Loại máy này thờng tính cho máy códung tich gàu cỡ nhỏ, trung bình (dung tích gàu  2m3 ) Nhóm máy này nếu thợ

lái không có kinh nghiệm thì có thể dẫn đến máy mất ổn định Nhng thợ lái có kinhnghiệm thì tại thời điểm cảm thấy máy hơi nghiêng thì có thể bằng kinh nghiệm xử

lý cho máy trở lại trạng thái cân bằng

Ta xét các trờng hợp:

2.1 Khi gàu đang xúc đất.

- Cần vuông góc với trục dọc của máy

- Máy gặp chớng ngại vật

- P01 vuông góc với đờng nối từ khớp chân cần tới đỉnh của răng gàu

- Lực nâng cần lớn nhất để thắng chớng ngại vật Khi xúc đất gặp chớng ngạivật thông thờng cách đất khoảng: 0,751m Trong trờng hợp đó ta đi tính P01 theosơ đồ nh hình vẽ

Với:

, 01

r : Là cánh tay đòn của lực P - Lực cản cắt đất tiếp tuyến.01

r : Là cánh tay đòn của lực G - Trọng lợng gàu có chứa đầy đất g

Với lần lợt giá trị của các lực và các cánh tay đòn là:

max 312( )

C

P  KN r P C 0,4( )m (III-2-2.1-3)16.4( )

C

G  KN , 5,7

2,85( )2

(III-2-2.1-2) ta có lực cản tiếp tuyến của đất tác dụng lên tay cần là :

01

312 0,4 16,4 2,85 8,2 4,03 7 0,82

12,013,27

2,992,6 4,095( )

tr-2.2 Khi máy đang làm việc ở nền đất dính, khó xả đất.

- Mặt bằng đứng của máy nghiêng một góc 100 200.Theo chiều của máymất ổn định

- Gàu vơn ra xa để xả đất

- Cần vuông góc với trục dọc của máy

G - Trọng lợng gàu xúc chứa đầy đất : 1,98 (t).

Vậy khi máy làm việc trên nền đất dính, khó xả đất, máy vẫn thoả mãn điềukiện ổn định

IV Tính năng suất máy xúc một gàu.

Năng suất máy xúc một gàu cơ bản phụ thuộc vào dung tích gàu và thời giantrong một chu kỳ làm việc của máy

t



Trong đó :

q : Dung tích hình học của gàu (m3)

tck: Thời gian làm việc của máy trong một chu kỳ Ta lấy :

tck= 20 (s)

Vậy ta có năng suất lý thuyết của máy là :

3600 0,8

14420

k hệ số tơi của đất : 1,28.

Thay các giá trị trên vào công thức (IV-2-1)Ta có :

Vì thời gian tích đất vào gàu phụ thuộc vào nền đất mà máy làm việc Đốivới nền đất mềm có thể cắt với chiều dày phoi đất lớn nên rút ngắn đợc thời giancắt đất Ngợc lại, đối với nền đất cứng, phải cắt với chiều dày phoi đất mỏng dẫn

đến thời gian cắt đất lớn hơn (mất nhiều thời gian hơn)

Thời gian quay máy về vị trí xả đất và quay về vị trí làm việc tiếp theo phụthuộc vào sơ đồ công nghệ thi công, cụ thể phụ thuộc vào vị trí xả đất, vào thiết bịvận chuyển và phơng pháp xả đất vào gàu xúc

Thời gian xả đất phụ thuộc vào dung tích gàu, vào trạng thái của đất (đất tơihay dính) và khả năng của thiết bị vận chuyển

Với hệ số sử dụng thời gian Ta lấy k = 0,9 tg

Thay vào công thức (IV-3-1) ta có:

ch¬ng IV

tÝnh to¸n thiÕt bÞ lµm viÖc cña

m¸y xóc mét gµu

ThiÕt bÞ lµm viÖc cña m¸y xóc mét gµu bao gåm :

Gµu xóc, Tay cÇn, CÇn vµ c¸c chi tiÕt kh¸c

Ta ®i tÝnh bÒn cho tõng thiÕt bÞ lµm viÖc

I TÝnh bÒn Gµu xóc.

Tõ dung tÝch lµm viÖc cña gµu xóc lµ 3

0,8

V m Ta chän tiÕt diÖn cña gµu

víi c¸c kÝch thíc nh h×nh 8 KiÓm tra sù lµm viÖc cña gµu theo ®iÒu kiÖn bÒn quac¸ch kiÓm tra sù lµm viÖc cña ®ai gµu

Hình 11: Sơ đồ cấu tạo gàu của máy xúc một gàu dẫn động thuỷ lực

Để kiểm tra, ta xét trờng hợp lực tác dụng nên gàu là lớn nhất Gàu xúc chịulực lớn nhất là khi bắt đầu cắt đất hoặc khi kết thúc quá trình cắt đất mà răng gàugặp chớng ngại vật Khi đó thợ lái về số, nhấn ga hi vọng vợt chớng ngại vật.Khi đó

ta có S và 2 P đạt giá trị max tc

Để xác định phản lực của đất tác dụng lên răng gàu,P ta đi tính lực N Ta tc

xét gàu làm việc tại cuối quá trình xúc đất (khi đó tâm (0) nằm ngang với mặt đất

*Xác định phản lực N.

Tổng mômen tại đỉnh răng gàu là :

Ptc

N O

Hình 12 : Sơ đồ tính phản lực N tác dụng nên tay cần



 P tc r tc, G gr g G tcr tc  N rN 0 (I-2) 

Thay giá trị của cánh tay đòn vào công thức (I-3) Ta có :

7 0,69 7, 04 sin 20 1,38 7, 04 cos20 1,1

241

0, 46

Vậy ta có giá trị của phản lực (N) là : 241(KN)

Từ giá trị của phản lực (N) ta đi tính giá trị của các đại lợng khác

Xét cân bằng của hệ Gàu – phân loại.Tay Cần có :

0

Y 

 PG g G tc P tcsin  Nsin 0 (I-9)

 PNsin  G g G tc  P tcsin (I-10)Với giá trị của các lực nh sau :

Hình 13 : Sơ đồ xác định lực S 2 tác dụng lên đai gàu.

Xét cân bằng của gàu, lấy tổng mômen đối với (S1), ta có :

Hình 14 : Sơ đồ xác định lực S 1 tác dụng nên đai gàu.

Từ sơ đồ trên ta có : Độ lớn của lực S1 tác dụng nên đai gàu là

S   S

(I-15)Trong đó :

 : Là tỉ lệ của lực trong hình 8

1

S

: Là độ dài của vectơ lực S1

Thay các giá trị trên vào công thức (I-15) ta có :

S  1 5 58,6293 (KN)

Để tính phản lực của thành gàu, ta coi phản lực của thành gàu là P01 tác dụngvào phần chính giữa của thành trớc và vuông góc với thành trớc Ta bỏ qua trọng l-ợng của thành gàu.

Đai gàu đợc tính phụ thuộc vào kết cấu, công nghệ chế tạo của gàu Ta cócác công nghệ chế tạo của gàu nh sau :

+ Gàu đợc chế tạo bằng phơng pháp đúc toàn khối

+ Gàu có thành trớc và 2 thành bên thành một khối

+ Gàu có thành trớc và một phần của hai thành bên thành một khối Thànhsau và phần còn lại của thành bên thành một khối Hai khối đợc liên kết bằng hànhoặc đinh tán

Để chế tạo đai gàu, ta sử dụng phơng pháp thứ ba, chế tạo thành trớc và mộtphần của hai thành bên thành một khối Thành sau và phần còn lại của hai thànhbên thành một khối Khi đó, đai gàu đợc cấu tạo bởi hai tấm thép đợc hàn với nhau

Để tính toán độ bền của đai gàu, ta xét sự làm việc của đai : Đai gàu làm việc

nh một thanh có liên kết ngàm tại tai gàu Tiết diện của thanh là tiết diện của tấmthép chế tạo đai, chiều dài của thanh là chiều dài của gàu Khi thanh làm việc ổn

định thì đai gàu thoả mãn khả năng chịu lực Ta kiểm tra sự làm việc của thanh vớilực lớn nhất mà đai gàu phải chịu trong quá trình làm việc

Thanh chịu lực tơng đơng làm việc dới tác dụng của các lực sau :

+ Phản lực của đất tác dụng nên răng gàu Ta coi phản lực này tác dụng theochiều vuông góc với thanh

+ Trọng lợng của gàu và đất trong gàu Lực này có phơng vuông góc vớithanh

+ Phản lực tại chốt liên kết giữa tay cần và gàu S1 Coi phản lực này có

ph-ơng nằm ngang (khi đó thanh chịu nén)

Sơ đồ tính của thanh chịu lực tơng đơng có dạng sau:

Hình 15 : Sơ đồ lực tính đai gàu và biểu đồ mômen.

Mômen chống uốn của thanh là :

2

6

bh

W  (I-16)

Trong đó :

b : Chiều rộng của thanh chịu lực tơng đơng

Lấy giá trị của b = 2,5 (cm) bằng chiều dày của đai

h : Chiều cao của thanh chịu lực tơng đơng, bằng chiều cao của đaigàu Ta có h =20 (cm)

Thay giá trị của chiều rộng và chiều cao tiết diện vào công thức trên ta có:

2

2,5 20

166,76

W    (cm3) (I-17)Mômen uốn tại tiết diện nguy hiểm( tại ngàm) có giá trị là:

u G d g p

M G   r P r (I-18)Trong đó :

g

r : Khoảng cách từ trọng tâm của gàu tới tai gàu.Ta lấy

138

692

F : tiết diện của thanh chịu lực tơng đơng

n : hệ số an toàn Ta lấy n=1,2.

  : ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo Chọn vật liệu chế tạo đaigàu là thép AT-VI, thép có   =10.000 (daN/cm2)

định, có thoả mãn điều kiện bền không

Ta đi tìm nội lực lớn nhất tác dụng nên cần Xét trờng hợp gàu đang tiếnhành cắt đất, xilanh tay cần vuông góc với tay cần ( khi đó khoảng cách từ khớpgiữa tay cần và cần với pistông tay cần là lớn nhất )

Mômen lớn nhất trong tay cần xuất hiện tại tiết diện (m-m) Ta chọn tiết diệncần theo vị trí nguy hiểm nhất, từ đó suy ra tiết diện tại các vị trí còn lại

m

Gg P01 Gtc

Hình 16 : Sơ đồ tính tay cần của máy xúc gàu nghịch dẫn động

Thuỷ lực.

Từ sơ đồ tính tay cần trên hình 10 Ta có dạng sơ đồ lực tác dụng nên tay cần nhsau :

Hình 17 : Biểu đồ mômen lực tác dụng nên tay cần

Mômen lớn nhất suất hiện trong tay cần tại tiêt diện B :

1

max tc

M P  l (II-1) Với:

tc B