Thiết kế máy xúc gầu nghịch (thuyết minh+bản vẽ)

Thiết kế máy xúc gầu nghịch: Giới thiệu kết cấu máy xúc Nguyên lý làm việc và đặc tính kỹ thuật Sơ đồ cấu tạo máy Tính toán các thông số Tính toán động cơ Lựa chọn máy phù hợp Bản vẽ máy, sản xuất

PHần IGiớI THIệU MáY THIếT Kế1.Kết cấu của máy xúc gầu nghịch dẫn động cơ khí gồm 2 phần chính : phầnmáy cơ sở và phần máy công tác :

+ Phần máy cơ sở là loại máy E 1252 nó có công suất là 85 kW Thiết

bị di chuyển của nó là bánh xích máy làm việc theo chu kỳ

+ Phần thiết bị công tác gồm cần (5) một đầu đợc lắp bằng khối trụ với bàn quay (4) đầu kia đợc lắp khớp với tay cần (8) gầu đợc nâng lên hạ xuống nhờ cơ cấu nâng gầu (13) và cáp nâng gầu (9) Tay cần (3) co duỗinhờ cơ cấu kéo gầu và cáp kéo gầu (12) và (6) Điều khiển gầu xúc (1) Gầu đợc lắp thêm các răng gầu khi làm việc ở nền đất cứng

2.Nguyên lý làm việc và đặc tính kĩ thuật của máy:

Máy xúc gầu nghịch đợc làm việc ở nơi thấp hơn mặt bằng đứng của máy Máy làm việc theo chu kì , một chu kì của máy gồm xúc đất đầy gầu quay

đến vị trí đổ đất sau đó đổ đất và quay lại vị trí chuyẩn bị xúc

Quỹ đạo chuyển động của răng gầu là một đờng cong, chiều dày phoi cắtthay đổi từ vị trí min đến vị trí max Tại vị trí gầu đầy đất thì phoi đất cóchiều dầy phoi đất lớn nhất Quay tay cần để đất khỏi rơi , nâng cần lên

và đa cần ra khỏi vị trí đào đất đến vị trí đổ đất Để đổ đất phải điềukhiển cơ cấu nâng gầu

Máy có cơ cấu di chuyển là xích nên có thể di chuyển thuận tiện dễ dàngtrên địa hình làm việc do có các vấu xích nên độ bám lớn

10 11

13 14 15

2- Thiết bị tựa quay 11-ca bin

3- Cơ cấu di chuyển 12- Cơ cấu kéo gầu

Để xác định đợc kích thớc ta dựa vào một loại máy xúc một gầu tơng tự theo quy luật máy xúc đồng dạng :

3

2

3 1

t

t = 3

2

3 1

trong đó : 1_2: kí hiệu máy cũ và mới

- Chiều cao xả đất max : Hđ =kq3 q=5,35 3 1 2=5,6 (m)

- (kq tra bảng 2-2 giáo trình tính toán thiết kế máy làm đất)

- chiều sâu xúc đất max của máy thiết kế Hn=6.5m

- bán kính ngoài của thùng máy : Rtm=5.3 (m)

- Khoảng cach mặt đất dới bàn quay : hmddbq=1.095 (m)

- Chiều cao ngỏng trục nối cần : hntnc=1.7 (m)

- Khoảng cách từ ngõng trục nối cần đến tâm quay: a=1.3 (m)

- Chiều dài vêt xích : lvx=4.05 (m)

- Chiều rộng vết xích : Bvx=3.2 (m)

- Chiều rộng một vết xích : B1vx=0.675 (m)

- Khe hở dới khung di chuyển : b=0.25 (m)

- Chiều cao hai thanh chống : htc= 4.16 (m)

2.xác định trọng lợng chính của máy:

công thức chung : Gi=kiG.104

trong đó :

+ ki –hệ số tỷ lệ giữa của các bộ phận và trọng lợng của máy

(lấy theo bảng 2-1 giáo trình tính toán máy thi công đất)

+ trọng lợng của máy G = (1531)q :

lấy G = 24.q = 24.1,2=28,8 (tấn)

Trọng lợng của các thiết bị trong cơ cấu máy quy đổi ra trọng lợng :

Trọng lợng của cần : Gc=0,08.28,8.104 = 23040N =23,04KN Trọng lợng của tay cần : Gtc=0,035.28.8 104 = 10080 N =10,08KN Trọng lợng của gầu : Gg=0,04.28,8 104 = 11520 N =11,52KN Trọng lợng của đất tích trong gầu :

Gđ = γq=19.1,2=22,8 KN =22800 N

Trọng lợng của bàn quay: Gbq= kAG=0,12.28,8=3.456 ( tấn)

Gbq=34560N

γ =19 KN/m3 (lấy theo câp đất đất ở đây là đất câp IV)

*Thời gian làm việc một chu kì :

P01

P02

Cmax

1.tính chiều dầy phoi cắt

- Chiều rộng gầu : Bg =1,12 m (lấy theo gầu của máy cơ sở E1252)

-chiều dài gầu : lg=1,58 m (lấy theo máy cơ sở E1252)

- Xác định chiều dày phoi đất lớn nhất C max:

Ta có biểu thức : q = Cmax b.Hn Kt

 Cmax =

Kt b.Hn.

2

III Xác định lực tác dụng lên các cơ cấu :

1 cơ cấu nâng gầu ,kéo gầu

Ta thấy máy xúc bắt đầu làm việc từ vị trí III đến vị trí I có nghĩa là nó bắt

đầu tích đất đến khi tích đầy vào gầu ta tinh lựcS ng ,S kg cho 3 vị trí:

-Các phơng trình :

∑ X = 0 R1 = Sngsinβi + Skgsinαi+P01cosψi (1)

Ta viết phơng trình mômen đối với khớp O đối với tất cả các lực tác dụng vàogầu và tay cần :

∑ Mo2(Fi) = P01r01 + P02r02 + Gg+đ rg+đ+ Gtcrtc +Sng.rng–Skg.rkg = 0 (2) ∑ Y =0R2= Sngcosβ i +Skg cosαi + P01 cosψi -P02sinψi-Gtc-Gg+đ (3)

Sơ đồ lực tác dụng lên tay cần ở vị trí I

+ ψ1= 0

Ph¬ng tr×nh cho cÇn ë c¶ 3 vÞ trÝ I,II,III cña tay gÇu :

GcR1

+ rđ+g = 3.02 m(chú ý dất cha tích dầy gầu đợc)

Đất tích vào gầu ở vị trí này là:

Sơ đồ lực tác dụng lên tay cần ở vị trí III

R1 = Sngsinβi + Skgsinαi+P01cosψi

∑ Mo2(Fi) = P01r01 + P02r02 + Gg+đ rg+đ+ Gtcrtc +Sng.rng–Skg.rkg = 0 (2) ∑ Y =0R2= Sngcosβ i +Skg cosαi + P01 cosψi -P02sinψi-Gtc-Gg+đ (3)

∑ Mo2(Fi) = P01r01 + P02r02 + Gg+đ rg+đ+ Gtcrtc +Sng.rng–Skg.rkg = 0 (2) ∑ Y =0R2= Sngcosβ i +Skg cosαi + P01 cosψi -P02sinψi-Gtc-Gg+đ (3)

R1 =0.63 Sng +0.42 Skg (1’’’)

1.73Skg–1.64Sng= 3917 (2’’’)

R2= 0.78Sng +0.91 Skg - 21600 (3’’’) Phơng trình cân bằng của tay cần :

3.tính toán cơ cấu quay

3.1 Xác định tải trọng tác dụng lên thiết bị ta quay

Sơ đồ các lực thẳng đứng tác dụng lên máy khi máy thoat khỏi tầng

đào chuẩn bị quay máy đến vị trí xả vật liệu

M2-mô men cản do các lc quán tính gây ra

M3-mô men cản do tảI trọng gió gây ra

M4-mô men do độ dốc của mặt đất nơi máy đang làm việc

D đờng kính trung bình vòng lăn của bánh tựa trên vòng tựa quay (cm) D = 130 mm

D0 -đờng kính ngoài của bánh tựa (cm)d- đờng kính trục của bánh tựa (cm) d = 55 mm

d1 -đờng kính ngõng trục của bánh tựa (cm) d1= 50mmf- hệ số ma sát trợt trong ổ đỡ f=0.050.1 lấy f = 0.8à- hệ số ma sát trợt trong ổ đỡ D0 =150mm

à = 0.025 (theo bảng 1-15 giáo trình tính toán máy thi công

t- thời gian khi quay lấy t =1.4

ri- khoảng cách tơng ứng từ các điểm đặt Gi đến tâm quay của bàn quay

M2=

4 , 1 8 , 9 30

p =150 N/m2 áp suất gió lấy theo gió I

Fi diện tích chắn gió của bộ phận thứ iLực tác dụng lên phần trên bàn quay

P1 =pF1=150x5.2 = 780 NmLực tác dụng lên một bên dảí xích

P1dx =pF1dx=150x0.6= 90 NmLực tác dụng lên thiết bị công tác

P3= pF3=150x2.76 =414 NmMô men cản quay do gió đợc xác định gần đúng theo công thức sau:

M3 = ∑P i r i = 780x1.52 +2x90x2.11 +414x5.34 = 3776 Nm =3.776 KNm

- xác định mô men cản quay do độ dốc gây ra M4

M4= ∑G i r isinα = ( Gccrcc + Gcrc +Gg+đrg+đ +Gtcrtc+ Gđtrđt+ Gđcrđc

+Gbqrbq ) sinα Trong đó :

Gi-trọng lợng của bộ phận thứ i quay cùng với bàn quay

ri – khoảng cách từ điểm đặt Gi đến tâm quay của bàn quay m

α – góc nghiêng của mặt nền nơi máy làm việc so với phơng ngang α=100120 lấy α=100sinα = 0.174

 M4 = (69.16x0.65 + 23.04x3.68+34.32x6.13 +10.08x7

+65x2.72+18.72x2.33+34.56x0.93)0.174 =115.4 KNm

+vậy ta có :

Mcq= 1.55 +62.65 +3.776 +115.4 = 183.38KNm =18338000 Ncm3.3 xác định tải trọng tác dụng lên bánh tựa

loại bánh tựa với trờng hợp ngỗng trục trung tâm không chịu lực thẳng đứng

lực tác dụng lên bánh tựa phía trớc :D = 1.650m đờng kính vòng lăn P=

) cos (cos θ +1 θ2

D

M d

+

) cos (cos

2

cos

2 1

1

θ θ

θ +

z

R

=

) 45 cos 45 (cos 65 1

1 158

) 45 cos

1

158 -

2

45 cos 88

45 cos 45 cos

1

4 tính toán cơ cấu di chuyển

tính lực cản của cơ cấu di chuyển bánh xích

4.1 lực cản ma sát trong các bộ phận của cơ cấu di chuyển bao gồm các lực cản sau :

-lực cản ma sat sinh ra ở các khớp của mắt xích vòng qua bánh xích chủ động và bị động

- lực cản ma sát sinh ra trong các ổ đỡ con lăn tì

-lực cản ma sát sinh ra trong các ổ trục bánh xích chủ đông và bị động

W1=(0.050.09)G( theo công thức kinh nghiện trang 106 giáo trình máy làm đất )

-Trờng hợp thứ nhất máy xúc di chuyển trên mặt phẳng ngang

Wdc =W1 + W2+ W3 = 17.28+28.8 +86.4 =132.5 KNTrờng hợp hai máy xúc di chuyển có độ dốc α không thực hiện lái vòng : Wdc =W1 + W2+ W4= 17.28+28.8 +80.64 =126.72 KN

Từ lực tổng cản ta tính công suất chọn động cơ cho cơ cấu di chuyển

497 0

92 , 0 41952

=42.9KW

Từ Nnc =40.87KW vàNtc =42.9KW chọn động cơ điện :

MA-146-2/4 ,N=85KW ,n=1480 vòng / phút , điện thế 380V/220

3.Công suất cơ cấu quay

để khắc phục các mô men cản quay thì động cơ phải sinh ra mô men chủ

η –hiệu suất truyền từ động cơ đến cơ cấu quay

công suất cần thiết của động cơ để dẫn động cơ cấu quay

Nđc = / 5/

10 55 , 9

.M d c n d c

η

i

n M

k cq d c

10 55 , 9

5 / =

85 0 33 493 10 55 9

1480 18338000 25

1

x

x x

5 0 5

5' 4' 3'

2' 1'

5 4 3

2 11/2G c

trên một trục đứng bất kỳ ta lần lợt liên tiếp các lực :1/2 Gc, Gcc, Gbq, Gđc với

tỷ lệ đã trọn lấy một đỉêm O nằm ngoài đờng thẳng đã đặt các lực lần lơt nốicác điểm cuối của O và 1/2 Gc, Gcc, Gbq, Gđc ta đợc các đờng 1,2,3,4,5 từ một

điểm bất kỳ trên phơng của Gc vẽ đờng thẳng 1’ song song với đờng 1 cắt phơng R1 tại điểm a , Gc tại một điểm từ trên Gc vẽ đờng thẳng 2’ song song với đờng 2 cắt phơng Gcc tại một điểm từ điểm đó vẽ đờng thẳng 3’ song song với đờng 3 cắt phơng Gbq tại một điểm ,từ điểm đó vẽ tiếp đờng thẳng 4’ song song với đờng 4 cắt phơng Gđc tại một điểm , từ điểm đó vẽ tiếp đ-ờng thẳng 5’ song song với đờng 5 cắt phơng Gđt tại một điểm từ điểm đó

nối về a đợc 6’ từ O kẻ đờng 6 song song vói 6’ cắt phơng đi qua các lực biểu diễn ta đợc Gđt đo ta dợc kết quả :

Gđt=5132 x 20=102640N Gđt=10.264 (tấn)

3.2vị trí thứ II

7' 6'

3' 2'

1'

b

7 6

5

4

3 2 1

Các tải trọng biểu diễn trên hình vẽ:

Trọng lợng của gầu và đất : Gg+đ= 34320N

trên một trục đứng bất kỳ ta lần lợt liên tiếp các lực : Gtc, Gc, Gg+đ, Gcc, Gbq,

Gđc với tỷ lệ đã trọn , lấy một đỉêm p nằm ngoài đờng thẳng đã đặt các lực

lần lơt nối các điểm cuối của Gtc, Gc, Gg+đ, Gcc, Gbq, Gđc và p ta đợc các đờng 1,2,3,4,5,6,7 Từ một điểm bất kỳ trên phơng của Gc vẽ đờng thẳng 1’ song song với đờng 1 cắt phơng R2 tại điểm b, từ điểm trên Gtc vẽ đờng thẳng 2’

song song với đờng 2 cắt phơng Gc tại một điểm ,từ điểm đó vẽ đờng thẳng 3’ song song với đờng 3 cắt phơng Gg+đ tại một điểm, từ điểm đó vẽ tiếp đ-ờng thẳng 4’ song song với đờng4 cắt phơng Gcc tại một điểm, từ điểm đó vẽtiếp đờng thẳng 5’ song song với đờng5 cắt phơng Gbq tại một điểm, từ điểm

đó vẽ tiếp đờng thẳng 6’ song song với đờng 6 cắt phơng Gđc, từ điểm đó vẽ tiếp đờng thẳng 7’ song song với đờng 7 cắt phơng Gđt tại một điểm, từ

điểm đó nối về b đợc 8’ từ p kẻ đờng 8 song song vói 8’ cắt phơng đi qua

các lực biểu diễn ta đợc Gđt đo ta dợc kết quả :

Gđt=2008 x 20=40160N Gđt=4.016 (tấn)

Chọn đối trọng cho máy :

Gđt= 6.5 (tấn)V.kiểm tra ổn định

1.khi máy làm việc

+cần vuông góc với trục dọc của máy

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

∑ Mo(Fi) P01=

01 '

1

r (Sngmax.rng- Gc.r’

c- Gtc.r’tc-Gg.r’g) Với

Hệ số ổn định :

Kôđ =

01 01

1

2

) 2 (

r P r G r G r

G

L G

L r G r

G

g g tc tc c

c

A cc dc

A bq

dt

dt

+ +

+

+ +

75 2 039 52 02 4 52 11 27 6 08 10

37 3 43 0 ( 456 3

+

+ +

+

x

Máy đảm bảo điều kiện ổn định trong trờng hợp này

Trờng hợp khi máy làm việc ở nền đất dính, khó xả đất mặt bằng đứng của máy nghiêng góc α=10o - 12o α =100

) (

) (

) 2

( )

2 ( ) 2

α α

α

α α

α

tg h r G tg h r G tg

h r G

tg h

L G tg h

L r G tg h

L r

G

d g d g d g tc

tc tc c

c c

A cc dc

A bq

dt

A dt

dt

+ + +

+ + +

+ +

+

− +

− + +

− +

=

=

) 10 25 2 2 7 ( 32 34 ) 10 58 4 58 6 ( 08 10 ) 10 45 3 7 2

4 3 ( 088 11 ) 10 7 2 2

4 3 93 0 ( 56 34 ) 10 63 1 2

4

tg

tg tg

tg

+ +

+ +

+

− +

− + +

− +

=

Máy đảm bảo điều kiện ổn định trong trờng hợp này

VII Năng suất máy thiết kế

q:Dung tích hình học của gầu q=1,2 m3

T:Thời gian làm việc một chu kỳ máy Tck=18(s)

Thay số vào ta có : Qlt =

18

2 1

3600x =240 m3/h2.Năng suất kỹ thuật :

Qtt =

t ck

d

K

T

K q

.

.

8 0 2 1 3600

x

x x

=142.22 m3/ h3.Năng suất thực tế :

Qtt =

t ck

tg d

K T

K K q

.

.

3600

(công thức 2.III.103 giáo trình máy làm đất) Trong đó :

Ktg:hệ số sử dụng thời gian Ktg =0.8

Kt:Hệ số tơi của đất Kt = 1,35

Kđ:Hệ số đẩy gầu Kđ=0.8

Thay số vào ta có : Qtt =

t ck

tg d

K T

K K q

.

3600

=

35 1 18

8 0 8 0 2 1 3600

x

x x x

=113.78 m3/ h

Phần B :tính gầu xúc

1 sơ đồ thực lực tác dụng lên gầu xúc

Chọn sơ đồ tính sức bền của đai trên gầu với sơ đồ này gầu có thành trớc

và hai thành bên đợc hàn với nhau thành một khối

A X

2

1 = 178 mmtiÕt diÖn ®ai

chän thÐp chÕ t¹o ®ai gÇu lµ thÐp CT5 σb =500N/mm2

[σ] = σn =

2 1

11997000 2

6368000 2

bt = (0.50.55)bđ (công thức 2-72 giáo trình tính toán máy thi công đất )

4030

x = 252.2 N/mm2

τ =

t x

t

b J

M Q.

= 0 vì mô men tĩnh theo phơng x Mt =0

 σt = 252.2 N/mm2 < 416 N/mm2 thoả mãn điều kiện bền