Khóa luận tính toán thiết kế thép cổng trục có các thông số sau q = 50 t; h = 12 m; l = 20 m

2, Giai đoạn 2: Thế kỷ XIX đến năm 1910 Trong giai đoạn này cùng với sự phát triển các công trình xây dựng lớn, nhât là công trình xây dựng giao thông, giao thông đường sắt, xuât hiện m

CHUONG I: TONG QUAN VE MAY ĐÀO

1.1 Quá trình phát triển của máy làm đất

Công nghiệp chê tạo máy nói chung, máy làm đât nói riêng là nên công nghiệp còn non trẻ và quá trình phát triên của nó đông hành với quá trình phát triên của các ngành khoa học và công nghiệp của loài người

Bức tranh tổng thê của ngành chế tạo máy làm đất có thê chia thành các gia1 đoạn chính:

1, Giai doan 1: Thé ky XVI dén thé ky 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 xúc một gầu q = 0,75 mỶ đâu tiên

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

Trong giai đoạn này cùng với sự phát triển các công trình xây dựng lớn, nhât là công trình xây dựng giao thông, giao thông đường sắt, xuât hiện máy xúc một gầu quay toàn vòng 360” — chạy trên ray, cùng các loại máy làm đất khác

3, 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 xúc đất quay toàn vòng 360”, di chuyển bằng bánh lốp, bánh xích kể cả máy xúc 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 câu khác nhau

Xu hướng phát | triên 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 chỉ 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 thé dé may co thé lam viéc

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

Trong những năm gần đây, khối lượng của một số máy làm đất giảm nhẹ đi

20 + 30% nhưng công suât máy tăng lên đên 50 + 80% Công suât trang bi trên máy tăng lên kéo theo hiệu suât làm việc của máy tăng lên Cũng với việc không

DO an tot nghiệp

ngừng cải tiên, hoàn thiện về nguyên lý, kêt câu, người ta còn sử dụng các bộ phận, các máy cơ sở được chê tạo theo tiêu chuân, theo môdun đê hoà nhập xu hướng thông nhât hoá, tiêu chuân hoá và vạn năng hoá ngành sản xuât máy làm

đất

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 thê 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 chuyên, 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 thê tăng lên bằng cách hoàn chỉnh quy trình công nghệ đã ôn 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 suât lao động trong khâu làm đât

— 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 kê 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 nỗ (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 phô biên nhât vì tính phô biên và phô cập của nó, đông thời năng lượng tiêu tốn tính cho 1m” 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%, bang phương pháp thuỷ lực khoảng 7 + 8% và dùng chất nỗ chỉ 1 + 3%, còn lại là các phương pháp khác

1.3Giới thiệu về máy đào và tình hình sử dụng máy đào ở Việt Nam

Trong xây dựng cơ bản, khối lượng công tác làm đất chiếm một tỉ trọng

tương đối lớn Đề từng bước cơ giới hoá, tự động hoá công tác làm đất trên thế

giới cũng như ở nước ta ngày càng sử dụng nhiều máy làm đất Máy móc phục

vụ công tác làm đất đã thay thế sức lao động của con người đem lại hiệu quả, năng suất cao

Trong số các máy làm đất, cùng với máy ủi, máy san, máy cạp thì máy đào là loại máy được sử dụng rộng rãi và đóng vai trò quan trọng

Ở Việt Nam vào những năm 1960 đã nhập và sử dụng máy đào vào làm công tác xây dựng giao thông, thuỷ lợi phục vụ cho chiến tranh Máy thời kì này chủ yếu là các máy của các nước Xã hội chủ nghĩa viện trợ (Liên Xô, Trung Quốc) Các máy đào này chủ yếu có hệ thống dẫn động cơ khí, kết cầu cong kênh, làm việc nặng nhọc

Đồ án tốt nghiệp

Những thập kỉ gần đây số lượng máy đào được sử dụng ở Việt Nam tăng lên đáng kể, nhiều về số lượng và đa dạng về chủng loại Máy đào hiện nay phần

lớn nhập khẩu từ các hãng của các nước Tư bản phát triển như : Hitachi,

Komatsu, Kobelco (Nhat Ban), Volvo (Thuy Dién), Caterpillar (MY) Cac máy này được áp dụng công nghệ sản xuất hiện đại nên có năng suất làm việc cao, kết cầu gọn nhẹ, điều khiển nhẹ nhàng

1.4Giới thiệu công dụng của máy đào

Máy đào là máy có thê làm được nhiều công việc khác nhau, cụ thê là: 1.2.1 Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp:

Đào hỗ móng, đào rãnh thoát nước, đào rãnh để lắp đặt đường ống cấp thoát nước, dây cáp điện

Bốc xúc vật liệu ở các bãi, kho chứa

Làm việc thay cần trục khi lắp đặt các cầu kiện, thiết bị, thay thể các búa

đóng cọc thi công móng cọc, phuc vu thi công cọc nhôi

1.2.2 Trong xây dựng thuỷ lợi

Đào kênh mương, nạo vét sông ngòi, bến cảng, ao hà

Nhào trộn vật liệu trong các nhà máy hoá chất (phân lân, cao su )

Tiếp liệu cho các trạm trộn bê tông xi măng

1.5 Phân loại máy đào

Có rất nhiều loại máy đào khác nhau hiện đang được sử dụng ở nước ta

Có thê phân ra những loại cơ bản sau:

1.5.1 Phân loại theo thiết bị làm việc

Máy đào gầu thuận (gầu ngửa)

May đào gầu nghịch (gầu sắp)

Máy đào gầu ngoạm

Máy đào gầu dây văng

1.5.2 Phân loại theo hệ thông dẫn động thiết bị làm việc

Máy đào dẫn động cơ khí

Máy đào dẫn động thuỷ lực

1.5.3 Phân loại theo hệ thông di chuyển

Máy đào di chuyển bánh xích

Máy đào di chuyên bánh lốp

Máy đào di chuyên trên ray

1.5.4 Phân loại theo dung tích gầu đào

May đào loại nhỏ V < 1m”

Máy đào loại trung bình 1< V <4 mỶ

Máy đào loạilớn V >4 mỶk

1.6 Các khả năng làm việc khác của máy đào

Máy đào là máy rất đa năng, khi ta thay thế bộ công tác của máy băng bộ công tác thích hợp thì nó có thể làm được nhiều việc khác nhau, cụ thê là:

1.6.1 Thay thế bộ công tác bằng đâu phá đá:

Hình 1.1: Gau đào được thay thế bằng đầu búa phá đá được lắp trên

máy đào một gâu Hyundai

<= = are - a Sa h -~ cv, => vở r

cat BS Se edhe ee Seer or ee, Hình 1.3 Đâm rung được lắp trên máy đào một gầu John Deere 490D 1.6.4 Máy đào làm máy cơ sở cho máy khoan

Hình 1.4: Máy khoan xoắn vít của hãng ABI - Đức được lắp trên máy đào một

gâu Hyundai 1.6.5 Máy đào làm máy cơ sở lắp máy búa rung

Hình 1.5: Máy búa rung đóng cọc ván thép treo trên máy đào một gầu CAT 1.6.6 Máy có thể làm máy cơ sở của máy ép cọc bắc thấm, máy khoan cọc nhôi,

có thể thay thế gầu đào băng nhiêu loại gầu có kết cầu khác nhau

"` _ ` a i hà, a aa = os .Ằ ee ` ee | k Laval - teem ~ ` J - =a" * sg = 4 a

Hình 1.7: Tay gầu được nổi dai trén may dao Caterpillar

1.7.2 Nối dài cả cần và tay gầu máy đào

Hinh 1.8: Noi dai cd can va tay gau

1.8 Tổ chức thỉ công bằng máy đào một gầu

1.6.1 Chọn loại máy đào

Việc chọn loại máy đào cho thi công là nhiệm vụ quan trọng của người cán bộ phụ trách tổ chức thi công Năng suất, hiệu quả sử dụng máy có tốt hay

không một phẩn là do người cán bộ kĩ thuật quản lý sử dụng có nắm vững tính

năng kĩ thuật và điều kiện sử dụng máy đến mức nào

Đối với việc lựa chọn máy đào ta cần quan tâm đến các yếu tố: Khối lượng công việc, dạng công việc, loại đất, điều kiện chuyên chở, thời hạn thi cong

May dao gầu thuận có kết cầu bộ công tác rất chắc chắn nên đào khoẻ, dùng tốt cho việc đào đất và đồ vào xe vận tải chuyên chở Tuy nhiên máy đào gầu thuận chỉ sử dụng tốt khi đào ở chỗ cao hơn mặt bằng đứng máy, nơi máy đứng có nền tương đối cứng và khô ráo

Máy đào gầu dây có cần dài nên có thê đào, đỗ đất phạm vi khá xa Máy đứng trên cao đê đào những hô sâu và đào đât nơi có nước như vét bùn, cat So

Đồ án tốt nghiệp

với máy đào gầu thuận thì máy dao gau day có năng suất thấp hơn vì khó điều

khiển chính xác gầu đào, thời gian các thao tác lâu

Máy đào gầu nghịch có phạm vi hoạt động của bộ công tác tương đôi rộng Máy có thể đào đất cả nơi mặt bằng thấp hoặc cao hơn nền máy đứng Những máy lớn có tầm với xa có thê đào được những hỗ sâu và làm việc được trong phạm vi hẹp Máy đào gầu nghịch có thê làm việc cả được trong những khu vực đông dân cư, thành phố để đào đường ống thoát nước, đường cáp ngầm Với những công việc đó ta thường chọn máy đào có dung tích gầu đến 0.5 mỶ

là hợp lí

Theo kinh nghiệm, việc chọn máy đào dựa vào khối lượng đất cần đào đắp Thí dụ:

1.8.2 Các sơ đô thi công bằng máy đào một gầu

Tuỳ theo địa hình thi công mà ta có các sơ đô thi công thích ứng Đối với máy đào gầu nghịch có các cách đào sau:

Đào dọc đồ bên: Khi đường trục di chuyển của máy đào song song với đường di chuyên của xe vận tải Cách đào này đảm bảo ô tô đứng lây đất và máy đào làm việc không bị gián đoạn Đường di chuyển của máy và ô tô có thê trên cùng độ cao hoặc máy có thể đứng thấp hơn ô tô

Đào đồ sau: Cách này phù hợp với những khu vực tương đối dốc theo hướng chạy của xe vận tải hoặc những khu vực phân tang, bac

Đào ngang: Thường áp dụng khi khai thác đá, than ở các mỏ lộ thiên Các phương tiện vận chuyên thường đứng lẫy đất theo phương gần vuông góc với trục di chuyển của máy đào

Đối với máy đào gầu dây: Máy có bán kính làm việc tương đối lớn nên có thê trực tiếp đào rồi đỗ đất vào nền đắp hoặc đồ thành đồng Máy thích hợp cho việc nạo vét bùn, khai thác sông ngòI1, mương máng Thi công với đất mềm, đất ướt thì máy đào gầu quăng có năng suất cao Chiều sâu đào của máy lớn (thường

không vượt quá 50% chiều dài cân)

CHƠNG II

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế tổng thể máy đào theo mẫu máy PC 220 với dung tích gàu q=

1.0(m”)

2.1 Giới thiệu chung về máy dao Komatsu PC 220

Komatsu là tập đoàn chuyên sản xuất máy xây dựng của Nhật Bản có uy tín trên thế giới đặc biệt là các loại máy làm công tác đất Được thành lập từ năm

1921 dựa trên những kinh nghiệm được tích luỹ lâu dài nên Komatsu đáp ứng được những yêu cầu cao về công nghệ và tính kinh té

Là một công ty của Nhật Bản nên Komatsu hiệu rõ những tính chất về địa

lí, địa chất cũng như môi trường của các nước châu Á, do đó 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 Việt Nam nói riêng

Trong các loại máy của Komatsu được sử dụng ở Việt Nam ta thay chu yếu là các dòng máy đào PC, trong đó PC220 được sử dụng rất rộng rãi Do kích thước phù hợp đồng thời giá thành mua vào của máy không quá cao nên PC220

sử dụng nhiều ở Việt Nam

Do PC220 được sử dụng nhiều ở Việt Nam nên việc sửa chữa thay thé những phân hư hỏng của máy nếu được thực hiện bởi các cơ sở trong nước thì

giá thành sẽ giảm đi đáng kê Do đó việc nghiên cứu tìm hiểu sâu về máy PC220

sửa chữa và tiến tới chế tạo một số bộ phận thay thế của máy là một yêu cầu thực tế và cân thiết

2.1.1 Một số ưu nhược điểm của máy PC220

Ưu điểm của máy:

Thiết bị công tác gồm các cơ cau nâng hạ tay gầu, cần, quay gầu đều được dẫn động băng hệ thống xy lanh thuỷ lực, do đó bộ công tác làm việc

êm dịu, không gây Ôn

Điều khiến các thao tác nhẹ nhàng dễ dàng, tiện lợi không phụ

thuộc vào tải trọng làm việc

Có khả năng tự bôi trơn bộ truyền, nâng cao được tuôi thọ máy

Có khả năng tự bảo vệ khi quá tải

Có hệ thống điều khiển điện tử và màn hình hiển thị các thông SỐ thuận lợi cho người sử dụng

Kết cầu máy đẹp, gọn nhẹ

Nhược điểm:

Các hệ thống điều khiển trên máy do các mạch điện tử điều khiển,

do máy làm việc trong điều kiện rung động lớn nên các thiết bị điện nhanh bị hư hỏng, khi hỏng thì khó sửa chữa

2.1.2 Nguyên lý làm việc chung của máy đào một gấu PC220

Dau được bơm lên từ cặp bơm cao áp sẽ được đưa đến các xy lanh công tác hoặc động cơ thuỷ lực Tuy thuộc vào vị trí điều khiến của hệ thống van phân phối mà dầu thuỷ lực được đưa tới bộ công tắc nào đề điều khiển hoạt động của bộ công tác đó Hệ thống van thuỷ lực được điều khiển bằng thuỷ lực trực tiếp nên người điều khiển chỉ điều khiển máy bằng các đóng

mở các đường dâu thuỷ lực, do đó có thể điều khiến rất nhẹ nhàng

Lưu lượng dầu do cặp bơm cao áp sinh ra luôn bằng nhau và được điều

khiển tự động nhờ hệ thống cdc xy lanh điều chỉnh Bơm được điều khiến tự

động tuỳ thuộc vào tải trọng làm việc do đó máy làm việc rất tiết kiệm nhiên liệu

2.1.3 Hình dáng và các kích thước cơ bản của máy đào PC220

Hình 1.9: Kich thuéc tong thé may dio PC220

Chiều dài tông thể: A = 9885

Chiều rộng tông thê: C=2980

Chiều cao đến cần : B=3l1ã5

Chiều rộng dải xích: D =600

Chiéu cao dén cabin: E = 3055

Chiéu dai dai xich: G= 4260

Khoảng cách tâm hai bánh sao: H=34ó0

Hình vẽ sơ bộ

DO an tot nghiệp

2.2 Tính toán một số thông số chính của máy

2.2.1.Các thông số của máy cơ sở

Khoảng cách trục toa quay đến tâm bánh sao B được tính theo công thức :

B=0,55.VG Trong đó:

G: trọng lượng toàn bộ máy G=22,9 (T)

1.Tính toán các thông số kích thước của bộ công tác

Trong đó:

A : kích thước của các chi tiết khi ứng với các giá của K’, K,

K’, K ;là các hệ số kích thước tra trong bảng 2.17 sách TTIK MLĐ

a Các thông số kích thước của cần

e Chiều cao của khớp chân cần y;:

y,=K’.B.1 + K,) Tra bang ta duoc: K’ =1,22;

K, = 0,16 y,= 1,22.1,56.(1 40,16) = 1,59+2,2 (m)

Tra bang ta duoc: K’= 0,32;

e Khoang cach ti tâm chốt liên kết piston xi lanh cần đến chốt liên kết giữa

cần với tay gầu l, :

b các thông số kích thước của tay gầu:

khoảng cách từ tâm chốt liên kết piston xi lanh tay gầu với tay gầu đến tâm chốt liên kết giữa cần và tay gầu l; :

e Khoảng cách từ tâm chốt liên kết giữa cần với tay gầu đến tâm chốt liên

kết giữa tay gầu với gầu r, :

e Khoảng cách từ tâm chốt liên kết giữa tay gầu và thanh liên kết của cơ cấu hình bình hành đến tâm chốt liên kết của thanh đó với cán piston của xi lanh gầu l.:

e Khoang cach từ tâm chốt liên kết gầu với thanh liên kết đến tâm chốt liên

kết của thanh đó với cán piston của xi lanh gầu l, :

e Khoảng cách từ tâm chốt liên kết gầu với thanh liên kết đến tâm chốt liên

kết giữa gầu và tay gầu l,:

Các thông số kích thước của gầu

e Góc quay của gầu:

e Khoảng cách từ tâm chốt liên kết gầu với tay gầu đến đầu lưỡi cắt (r,) là:

r, = K’.B(1 + K,)

Tra bang ta duoc: K’ = 0,89;

DO an tot nghiệp

K,=0,15

r, = 0,89.1,56.(1+0,15) = 1,1+1,5 Gm)

2.3 Tính toán khối lượng của bộ công tác

- Theo công thức bảng (2-1) trang 58( TT maý thi công đất cua trong

2.4 Tính năng suất của máy xúc gầu nghịch

-Năng suất của máy xúc một gầu là thể tích khối đất đá đào đợc trong khoang đào và đổ lên phơng tiện vận chuyển hay đổ thành đống trong một đơn vị thời

gian

- Dựa vào công thức và đặc điểm tính toán cơ bản dạng năng suất khác nhau

Năng suất lý thuyết

Năng suất kỹ thuật

Năng suất sử dụng

2.4.INăng suất lý thuyết

Năng suất lý thuyết được xác định trên cơ sở lý thuyết (tốc độ tải trọng, điều kiện làm việc theo tính toán, chế độ làm việc liên tục) có nghĩa là tính theo giả

định khi gầu đây đất 100%và thời gian làm việctheo một chu kỳ tính toán Năng suất lý thuyết tỉ lệ thuận với dung tích hình học của gầu và số chu kỳ làm việc trong một đơn vị thời gian QO, = 60.V.n° = cu (m'/h)

ck

Trong đó

V:dung tích hình học của gầu

n,: số chu kỳ làm việc lý thuyết trong một phút n,=4,5-:3,5: thời gian lý thuyết

của một chu kỳ

T,=16+17(s)chọn Tỷ, = 17(s)

Ty, Htytt tty ttay

DO an tot nghiệp

với t„: thời gian dao , lay t,=3(s)

t,: thời gian quay Có tải

t„:thời gian quay về khoang đào và hạ gầu về nơi cần xúc t,,=5(s)

tụ: thời gian điều khiển của ngời lái

tạụ=4(s)

> = _ = 211.8(m’ /h)

2.4.2 Năng suất kỹ thuật

Năng suất kỹ thuật là năng suất thực tế lớn nhất của máy khi làm việc liên

tục ở điều kiện nhất định về tính chất đất, vị trí khoang đào , điều kiện vận

chuyền và đổ đất đồng thời có kể đến hệ số làm đầy gầu

Năng suất kỹ thuật được xác định theo công thức

x

Trong đó

K,=hé số đáy gầu

K„: hệ số tơi xốp của đất

K,„:hệ số kể tới ảnh hởng của thời gian chu ky

Ky= nN ; n= (số chu kỳ kỹ thuật trong một phút)

T thoi gian ky thuat cua mét chu ky

n,: số chu kỳ làm việc lý thuyết trong một phút lấy n,=4

-Ở đây ta chọn hệ số đáy gầu như sau:

+Đối với đất loại LII (cát , sỏi khô): K„=1

+Đối với đất loại II( cát sét khô, tơi): k,=1,03

+ Đối với đất loại II (cát sét ẩm ): k„=1,3

+ Đối với đất loại II(đất sét khô vita) k,=1,2

+Đối với đất loại II (Đất sét ẩm ):k,=1,4

+Đối với đất loại IV( Đất sét chặt khô): k„=0,95

+Đối với đất loại IV( Đất sét chặt ẩm): k,=1,35

-Hệ số kể đến ảnh hưởngthời gian chu kỳ

- _ Năng suất sử dụng được tính theo điều kiện làm việc cụ thể nghĩa là có

thể đến sử dụng máy theo thời gian và xác định theo công thức

Trong đó :

DO an tot nghiệp

2.5 Tinh toán ổn định của máy xúc

-bé tinh được ổn định của máy xúc trước hết ta phải xác định được trọng lượng

đối trọng đảm bảo cân bằng bàn quay Máy xúc với mọi vị trí của bộ công tác

khi không đào đất và tính toán ổn định của máy khi ổn định của máy khi làm

việc cũng như khi di chuyển

2.5.1 Xác định trọng lượng đối trọng

-Phần lớn các cơ cấu của máy xúc đều bố trí trên bàn quay, do đó phải thiết

kế máy , bàn quay phải đảm bảo luôn luôn cân bằng

+ Cân bằng bàn quay nhằm mục đích loại trừ hay giảm bớt tổng hợp trọng

lượng vượt ra ngoài chu vi vòng tựa của bàn quay Kích thước của bàn tựa của bàn quay được xác định bởi kích thước của hệ di chuyển

Do đó khi thiết kế lên bố trí cơ cấu lùi về phía sau, gần thành sau của máyđể

giảm trọng lượng của đối trọng

+ Đối trọng cần đảm bảo tổng hợp trọng lượng của các bộ phận cơ cấu trên

bàn quay trong mọi trường hợp không nằm ngoài chu vi vòng tựa, nghĩa là

không vượt quá điểm tựa giới hạn trước và điểm tựa giới hạn sau Do đó xét

hai vị trí bộ công tác, vị trí đối trọng sinh ra mô men lật lớn nhất và vi tri va

vị trí sinh ra mô men lật nhỏ nhất

- Ta tính trọng lượng của đối trọng Khi điểm lật là điểm tựa trước điểm A (Gầu đây đất nâng lên khoi hố đào máy xúc bắt đầu dỡ tải)

ry ta

Gy¡=

e G.;¡: Trọng lượng gầu đầy đất

e G: Trọng lượng tay gầu

e G: Trọng lượng cần

e a: khoảng cách từ điểm lật trước tới trục quay

a=0,3m

© Toa ly >To Taq? La canh tay don cua trong luong gau chia dat, tay gầu ,

cần , bộ phận trên bàn quay đối trọng đến trục quay

Bàn quay lật ở con lăn tựa giới hạn sau gầu không có đất và vươn xa nhất

—g)+Œ,Úữ, +a)+ Ggứ, +a)— Ơ,(„ — đ)

On định của máy xúc là một trong những chỉ tiêu sử dụng quan trọng mà người

thiết kế và sử dụng đều phải quan tâm để đảm bảo an toàn khi máy làm việc ở

chế độ nặng nhất

- D6 6n định của máy xúc được biểu thị bằng hệ số ổn định

M

Kye 2> 1,15

Trong đó M.: Mô men của tất cả những lực giữ máy

M.: M6 men cua tat cả những lực gây ra

- _ ốn định của máy xúc gàu nghịch được kiểm tra ở hai vị trí

DO an tot nghiệp

Hình2.2 : Sơ đồ tính ổn định máy đào gầu ngược khi máy đang đào đất (răng

sầu gặp chướng ngại vật)

- Tw phương trình mô men của tất cả các lực đối với khớp chân cầu

Xác định được lực cản đào P,, theo công thức

= 4900(N)

- May cé thé lat quanh diém A nhv trén hinh vé

- Mô men giữ máy

M,=Go.to+ G,.1,+ Gala

Trong đó :

G,: Trọng lượng phần dưới bàn quay

Theo kinh nghiém G,=38%.G,,=25000(N)

Tạ:cánh tay đòn của G, đối với điểm A

rạ=lm

G: Trọng lượng của phần trên bàn quay

Theo kinh nghiệm G,=40%G,,=26300(N)

Mô men gây lật M,

Trong đó G trọng lượng cần r, cánh tay đòn của G, so với A

Trong đó G, trọng lượng tay gầu r, cánh tay đòn của Gso với A

Trong đó G„ trọng lượng cần r,„ cánh tay đòn của GŒ„ so với A

P„i;: Lực lớn nhất do xy lanh tay gầu tác dụng lên tay gầu

Áp suất dầu lớn nhất trong xy lanh tay gầu: p = 380 kG/cm”

Đường kính xy lanh tay gầu: D =130mm, theo đường kính xy lanh tay gầu PC220-7

R, = 1136,78 (mm): Cánh tay đòn của Pọ với điểm K

Ryig : Canh tay đòn của P„; với điểm K

R„: Cánh tay đòn của G, với điểm K

Trong đó R„¡; và R„ phụ thuộc vào góc quay œ của gầu so với phương ngang, œ

năm trong khoảng từ 0° đến 133.7

Chia góc quay của gầu ra ta xác định được lực Ps tại các góc quay theo

Độ lớn của lực Šx : Š„ = oc.„

ÓOc = 610.5 mm: Xác định bằng cách đo trên hoạ đồ lực

Hình 3.4: Các lực tác dụng lên sầu khi lực cản đào lớn nhất

3.2 Tính toán kết câu tay gầu:

Xét trong hai trường hợp

e Truong hợp 1: Máy làm việc, gầu gặp chướng ngại vật khi tay gầu vuông góc với xy lanh tay gầu

Khi đó tay gầu vẫn có thê ở nhiều vị trí khác nhau tuỳ thuộc vào góc nghiêng của cần œ, lực xy lanh tay gầu tác dụng lên tay gầu là lớn nhất:

Hình 3.5: Dải góc quay của cân khi làm việc

Ta thấy góc quay của cần máy nằm trong khoảng œ = (0 — 110,07)”, trong trường hợp tay gầu vuông góc với xy lanh tay gầu thì tay góc quay của tay gầu cũng nằm trong khoảng B = (0 — 110,07

Đề biết tình trạng chịu lực bất lợi của tay gầu ta chia góc quay của tay gầu

ra nhiều phần đề xét

Tại mỗi vị trí của tay gầu thì gầu quay quanh chốt góc quay nằm trong khoảng y = (0 — 133,7) theo phương vuông góc với tay gầu Theo tính toán ở trên thì ở vị trí y = 60” thì lực tiếp tuyến lên gầu là lớn nhất Pọ = 202.5kN Do đó

ta kiểm tra tay gầu ở vị trí góc quay gầu y = 60” (so với phương vuông góc với

tay gâu), khi đó phản lực từ gầu lên tay gầu Sx = 610.5(KN) là giá trị lớn nhất

Hinh 3.6: Vi tri cha gau khi tinh todn tay gau Tính phản lực tại khớp O, là khớp nối của cơ cấu hình bình hành, tách khớp O và đặt vào các phản lực, các thành phần lực gồm:

Pxuo: Lực từ cơ cầu hình bình hành lên xy lanh gầu Pg: Lực do cơ cấu hình bình hành tác dụng lên gầu Pc: Lực do cơ cấu hình bình hành tác dụng lên tay gầu

Tính lực xy lanh tay gầu lớn nhất tác dung lén tay gau: Px,

Đồ án tốt nghiệp

Đường kính pít tông của xy lanh tay gầu: D = 140 (mm)

Áp suất dầu lớn nhất trong xy lanh tay gầu: p = 380 kG/cm”

X,Y: Phản lực tại khớp nối tay gầu và cần

Sx = 590,7 (KN): Phan lic tir gau lén tay gầu Pxr, = 543,93(KN): Luc xy lanh tay gau tac dung lén tay gau

Phan luc tai O; :

> X = Py — P„s.cos85,87° + G„„.cos(180” — đ) — Š„.cos 76,59” + P„.cos3,84” — X =0

=> X = 543,93 — 394,7.cos85,87° + 3,492.cos(180° — 2) —590,7.cos 76,59° + 134,24 cos 3,84°

=> X =512,45 - 3,492.cos 6(kN)

3.Y = Pz„„¿.sin 85,87 — Œ;„.sin(180 — đ)” — S„.sin 76,59° + P sin 3,84” + Y = 0

— Y =-394,7.sin 85,87 + 3,492.sin(180° — 8) + 590,7.sin 76,59° — 134,24 sin 3,84°

— Y =171,93 + 3,492.sin Ø(&N)

Vẽ biểu đồ mô men tay gau tại vị trí góc nghiêng B bắt kì:

Hình 3.9: Sơ đồ tính lực và mô men lực của tay gấu ở vị trí góc B Trên biêu đồ ta thấy mô men tay gầu lớn nhất tại mặt cắt qua chốt tay gầu

và phụ thuộc vào góc nghiêng của tay gầu j:

M = 427,87 + (64,7 +1,3sim Ø)

= 492,57 +1,3sin Ø, (kN.m)

Lực cắt lớn nhất: Q„ạ„ = 543,93 (kN) cũng đạt tại mặt cắt qua chốt tay gầu Tay gầu thường chịu tải trọng lớn khi máy tiễn hành đào đất thấp hơn nền

máy đứng, ta cho góc § thay đổi từ đến 73,53” đến 142,33” tương ứng với vị trí

đào đất thấp hơn nền máy đứng, khi đó ta có bảng giá trị Mạ„„ trên tay gầu

Bảng 2.4: Giá trị mô men lớn nhất của tay gấu theo góc nghiêng 8

Dựa vào bảng ta có: Mmax = 430,87 (KN.m) tai vị trí B = 90, khi đó cần ở

vị trí thắng đứng vuông góc mặt đất

DO an tot nghiệp

Tóm lại: Tay gầu ở trạng thái nguy hiểm nhất khi tay gầu thắng đứng B = 90”, ta

có biêu đô nội lực tông hợp:

e Truong hợp 2: Gầu chuẩn bị xả đất, tay gầu nằm ngang

sp rgeaep aco cea ela ofS eS Pa DL pee ere are bara OES ape Tha Pa ae

- Lay tong mé men cua cac luc véi diém O::

=> X = P„.cos21,97° = 130,14.cos 21,97° = 120,69(&N)

Đồ án tốt nghiệp

3 Y=Y- P„.sin21,97°— Ơ„g — Gạp = 0

=> Y =P,,.sin21,97° + Gre + Gen

Hinh 3.13: So dé tinh luc thanh day

-Tinh lực liên kết tại chốt lién két Po: Dùng phương pháp hoạ đồ lực

P›

Goo

|

Hình 3.14: Hoa dé luc tinh luc tai O

Tỉ lệ xích của hoạ đồ: , = 1N / wưm)

Lay a làm gốc, véc tơ ab biêu diễn lực Pp, véc tơ bc biêu diễn lực Gọẹp Véc

tơ ca sẽ biểu diễn lực Pọ là véc tơ đóng kín hoạ đồ lực

Trên hình vẽ ta xác định được độ dài ca = 25,15(mm)

Độ lớn của Po : P, = ca = 25,15.1= 25,15(N), phương và chiều của lực Pạ như trên hình 2.30

-Tính lực xy lanh gầu Px¡ø và lực thanh kéo Px: Giải phóng khớp liên kết O¿ Dùng phương pháp họa đồ lực để xác định các lực chưa biết Ở đây lực thanh đây Pa = 4,8(kN) đã biết cả phương chiêu và độ lớn, lực xy lanh gầu Pxo và lực

thanh kéo P mới chỉ biết phương, chưa biết chiều và độ lớn

Chọn tỉ lệ xích của hoạ đồ là ø = 0,1N/mm), vẽ véc tơ ab biểu diễn Pạ, ab

có độ dài 48 mm Từ gốc a vẽ đường thẳng an có phương trùng với phương lực thanh kéo, từ b vẽ đường thắng bm có phương là phương của lực xy lanh gầu, an

va bm cat nhau tại c Ta được véc tơ »c biểu diễn Pxuø, véc tơ ca biểu diễn lực

thanh kéo

Ta xác định đựơc : be =97mm, ca = 34,6(mm) từ đó giá trị các lực là: