Thuyết minh đồ án tốt nghiệp kĩ thuật cơ khí chương 2

Những năm trớc đây bộ công tác của máy đào đợc thiết kế chế tạo dựa trên những tính toán lí thuyết cơ bản, chủ yếu là định luật đồng dạng, có nghĩa là với một công suất động cơ nhất định

Chơng ii

Tổng quan về các loại bộ công tác của máy đào và

tính toán các thông số cơ bản của chúng

Phần i - tổng quan về các loại bộ công tác

I Những vấn đề chung về bộ công tác của máy đào.

Máy đào là một máy chủ lực trong công tác làm đất, nó có thể đào, vận chuyển đất, bốc xếp hàng hoá, vật liệu Trong các loại máy làm đất, máy đào

đóng một vai trò chủ đạo, vì vậy mà ngời ta không ngừng cải tiến, hoàn thiện Ngày nay với tiến bộ của khoa học kĩ thuật ngời ta đã sản xuất đợc những máy

đào rất hiện đại với những tính năng u việt nhất, đặc biệt là bộ công tác của máy đào đã đợc thiết kế cải tiến để phù hợp với yêu cầu kĩ thuật khi thi công công trình trên những địa hình khác nhau

Những năm trớc đây bộ công tác của máy đào đợc thiết kế chế tạo dựa trên những tính toán lí thuyết cơ bản, chủ yếu là định luật đồng dạng, có nghĩa

là với một công suất động cơ nhất định ngời ta chỉ có thể thiết kế chế tạo đợc một loại cần, một loại tay gầu và một loại gầu để lắp trên một máy đào nhất

định theo một máy mẫu tơng tự nào đó Chính điều này đã làm giảm rất nhiều năng suất khi làm việc, vì với những điều kiện làm việc khác nhau, ta không thể bố trí các máy đào cho phù hợp để phát huy hết khả năng làm việc của máy Yêu cầu đặt ra là phải làm sao với một công suất động cơ ta có thể chế tạo một máy đào lắp đợc nhiều bộ công tác làm việc đợc một cách phù hợp với những điều kiện khác nhau, có thể đáp ứng đợc yêu cầu khi thi công trên các

địa hình khác nhau một cách hiệu quả nhất

Ngày nay với tiến bộ của khoa học kĩ thuật ngời ta đã dần giải quyết

đ-ợc yêu cầu đó, với một công suất động cơ nhất định có thể thiết kế chế tạo đđ-ợc một máy đào với nhiều bộ công tác khác nhau, với từng điều kiện làm việc cụ thể mà sẽ phối hợp bộ công tác của máy đào bao gồm cần, tay gầu và gầu hợp

lí nhất, đem lại hiệu quả làm việc cao nhất Việc lựa chọn sự phối hợp giữa cần, tay gầu và gầu khi thi công là rất quan trọng nó cho phép đem lại năng suất tối đa ngay từ khi bắt đầu công việc

Giáo viên hớng dẫn: TS Vũ Minh Khơng

Hiện nay việc đa hệ thống dẫn động bộ công tác bằng thuỷ lực đã thay thế hầu hết các máy đào dẫn động bằng cáp trớc đây trừ một số máy đào gầu ngoặm, gầu kéo phục vụ cho những công việc đặc biệt Chính việc đa hệ thống dẫn động bộ công tác bằng thuỷ lực đã làm máy đào có đợc những tính năng nổi bật nh điều khiển nhẹ nhàng, chính xác Các chế độ hoạt động của bộ công tác đợc lập trình và lựa chọn từ hệ thống giám sát

II Các loại bộ công tác của máy đào.

Bộ công tác của máy đào chủ yếu bao gồm cần, tay gầu và gầu, dùng dể thực hiện chức năng chính của máy đào là đào, vận chuyển đất, bốc xếp vật liệu Ngoài ra máy đào cũng có thể lắp các thiết bị công tác khác có thể sử dụng ở những công việc khác nh búa thuỷ lực có chức năng dùng để phá đá,

sử dụng bộ công tác này cho phép máy đào có thể phá đợc các lớp đất đá cứng trên bề mặt hoặc phá vụn những viên đá quá cỡ mà công việc này không thể dùng gầu để đào đợc Các thiết bị công tác khác cũng có những công dụng đặc biệt, sử dụng kéo thuỷ lực để cắt các chớng ngại vật nh rễ cây, cây thiết bị nghiền, thiết bị xoay, thiết bị kẹp

1 Cần: Cần và tay gầu của máy đào hiện nay đợc thiết kế có khả năng

hoạt động cao và tuổi thọ lớn, các dầm của cần và tay gầu có kết cấu hàn thành dạng hộp lớn, tại các khu vực chịu ứng suất lớn dầm đợc gia cố thêm bằng nhiều tấm thép dày Ngoài ra kết cấu còn cho phép dầm có dạng cong để tránh tập trung ứng suất

Hiện nay những máy đào đợc thiết kế chế tạo có thể lắp đợc ba loại cần

và năm loại tay gầu khác nhau để khi thi công cho phép ta có thể lựa chọn rộng rãi các tổ hợp gầu - tay gầu để đảm bảo tầm với và lực đào tối u nhất cho từng điều kiện làm việc cụ thể

Loại cần trung bình thích hợp dùng cho những công việc chung, có

thể dùng để đào các loại đất đá mềm, ít mài mòn hoặc cũng có thể đào các loại đất đá cứng

Loại cần ngắn đợc sử dụng để tăng năng suất làm việc, loại cần này

cho phép lực đào có thể tăng lên rất nhiều nên có thể sử dụng cùng với các loại gầu lớn

Loại cần dài dùng cho những công việc đòi hỏi có tầm với lớn, loại cần

này thích hợp làm những công việc không đòi hỏi lực đào lớn mà yêu cầu tầm với lớn nh các công việc nạo vét kênh mơng, đào rãnh hào

Ngoài ra còn có một loại cần hai đoạn đang đợc sử dụng hiện nay, loại

nhiều công việc khác nhau, loại cần này chủ yếu đợc lắp trên các máy đào bánh lốp có tính linh hoạt cao, sử dụng ở những địa hình bằng phẳng, có thể lắp đợc các loại gầu rất lớn mặc dù trọng lợng cần rất bé vì cần đợc thiết kế bằng những tấm thép mỏng

2 Tay gầu: Cũng giống nh cần tay gầu của máy đào hiện nay đợc thiết

kế có khả năng hoạt động cao và tuổi thọ lớn, các dầm của tay gầu có kết cấu hàn thành dạng hộp lớn Các máy đào hiện đại đợc thiết kế chế tạo hiện nay

có khả năng lắp đợc năm loại tay gầu khác nhau

- Tay gầu có phạm vi đào lớn nhất sử dụng với loại gầu có dung tích bé

- Tay gầu có khả năng làm việc thích hợp nhất với loại ôtô 11 tấn, về chiều cao dở tải cũng nh dung tích gầu với thùng chứa ôtô

- Tay gầu có khả năng cho phép khoang đào tốt sử dụng với các gầu dung tích lớn và rất ổn định khi làm việc ở chế độ búa

- Tay gầu ngắn sử dụng cùng với loại gầu có dung tích lớn, loại tay gầu này thích hợp với các công việc đòi hỏi lực đào lớn và các công việc cần tăng năng suất lên tối đa

- Loại tay gầu đợc thiết kế đặc biệt để làm việc với khối lợng lớn vật liệu, lực đào cao

3 Gầu: Các loại gầu xúc đợc thiết kế để đạt đợc sự cân bằng giữa dung

tích gầu lớn nhất, hiệu quả làm việc tốt nhất và năng suất cao nhất Để tăng dung tích gầu thì cần phải tăng chiều rộng và bán kính răng gầu, nhng khi tăng bán kính răng gầu thì lực đào của tay gầu, gầu sẽ giảm và lực đào của gầu

sẽ giảm nhanh hơn lực của tay gầu Ngời vận hành máy sẽ cảm thấy không thoải mái với sự làm việc của máy nếu lực đào của gầu không nh mong muốn Ngày nay gầu đã đợc thiết kế chế tạo sao cho phù hợp với những yêu cầu trên, vừa đảm bảo lực đào, vừâ đảm bảo dung tích gầu theo yêu cầu và đặc biệt là vẫn đảm bảo đợc năng suất, hiệu quả làm việc cao nhất

Một máy đào có thể lắp đợc các loại gàu khác nhau, tuỳ theo yêu cầu công việc nh : gầu có công dụng chung ,gầu làm việc với chế độ nặng nhọc, gầu đào đá ,gầu xới đá và gầu làm sạch

Gầu đợc chế tạo bằng loại thép có độ bền cao, nhằm giảm trọng lợng gầu nhng vẫn đảm bảo độ bền và giúp cải thiện khả năng mang tải

Việc chọn tổ hợp gầu- máy hợp lý có thể đạt đợc năng suất tối u ngựoc lại nếu chọn tổ hợp gầu –máy không hợp lý trong thực tế có thể làm giảm năng suất từ 30%-40%

Giáo viên hớng dẫn: TS Vũ Minh Khơng

Một số loại gầu có công dụng chung, gầu đào đá, gầu xới đá có lắp các thanh ngang tăng cứng và chống mòn dới đáy gầu Các thanh ngang này có tác dụng làm cứng vững gầu, hạn chế lõm, thủng mặt đáy của gầu và cho phép ngời vận hành có thể thay thế khi mòn, giúp cho gầu tránh bị mòn dới đáy, là phần tiếp xúc với vật liệu nhiều nhất khi làm việc sẽ không bị mòn dẫn đến thay thế gầu

Tất cả các loại gầu hiện nay đều có đặc điểm là đợc thiết kế với hai bán kính cong để tăng góc thoát của gầu và giảm sự mài mòn ở đáy gầu Loại gầu này giúp giảm thời gian chất tải bởi giảm đợc lực yêu cầu để làm đầy gầu, cũng nh giữ cho đáy gầu tránh đợc các tác động của hạt vật liệu khi quay gầu chất tải Do đó, giảm đợc thời gian chất tải và tăng tuổi thọ của gầu Khu vực khớp nối gầu và các khu vực quan trọng khác đều đợc hàn bằng công nghệ hàn rô bốt để tăng khả năng chống mòn và kéo dài tuổi thọ, độ bền cho gầu

Răng của gầu đợc đặt ở các lợi của gầu và hơi nghiêng ra phía ngoài

Điều này làm tăng khả năng chống đỡ của lợi gầu và kéo dài tuổi thọ của gầu Hơn nữa, các răng đựơc lắp ở vị trí có thể cắt một rãnh lớn hơn chiều rộng của thân gầu Điều này làm giảm độ mòn của mặt bên gầu và giảm lực yêu cầu khi

đào trong các rãnh

Tất cả các gầu hiện nay, đựơc thiết kế đều có bộ điều chỉnh chống dao

động Khi một gầu đựơc sử dụng thì mối ghép giữa gầu- tay gầu sẽ phải lỏng

để gầu có thể hoạt động, nhng chính sự lỏng này sẽ gây nên va đập khi vận hành làm cho khớp nối giữa tay gầu và gầu bị mòn đi nhanh chóng, làm giảm năng suất, hoạt động của gầu, gây nên tiếng ồn khi vận hành Chính vì vậy ở giữa mối ghép gầu-tay gầu phải có bộ điều chỉnh dao động, bộ điều chỉnh dao

động này bao gồm các tấm đệm và dễ dàng điều chỉnh bằng việc vặn một vài bulông ở phía ngoài

Gầu làm việc tải trọng nặng có đá: Đợc thiết kế để làm những công

việc nặng nhọc nhất đặc biệt là đào các loại đá cuội, đá vụn và các loại đất đá

có khả năng bào mòn cao Những gầu này có bán kính đầu răng có thể giúp tập trung lực tốt nhất khi đào Loại gầu này có độ bền tốt và khả năng mang tải cao, các tấm mặt bên đợc thiết kế dày, các lỡi cắt dày, bộ phận tiếp đất rộng, các răng dài hơn và đào đợc sâu hơn Gầu còn có các thanh bên bảo vệ, các thanh này chỉ có tác dụng bảo vệ mặt bên không bị mòn, không chấp nhận dùng để làm lỡi cắt Phía dới đáy gầu có các tấm kim loại chịu mòn đợc thiết

kế dày, các tấm kim loại này đợc kéo dài ra tận mặt bên của gầu để tăng sự

bảo vệ và tạo độ cứng tốt nhất cho gầu để làm việc với các loại vật liệu có c -ờng độ mài mòn lớn nhất

Gầu làm việc với tải trọng nặng nhọc: Loại gầu này đợc thiết kế để

làm tất cả mọi công việc nặng nhọc đặc biệt những công việc có vật liệu là đất

đá cứng có cờng độ mài mòn cao Gầu làm việc với tải trọng nặng nhọc có bán kính đầu răng giống với bán kính đầu răng của gầu đào đá, để tạo cho gầu có

đợc năng suất cao nhất khi làm việc với đất đá cứng, đất sét chặt và các loại

đất đá khó ấn sâu Các lỡi cắt và bộ phận tiếp đất có kích thớc giống nh của gầu đào đá, nhng các tấm kim loại lại đợc thiết kế không dày nh gầu đào đá nhằm giảm trọng lợng gầu và tăng khả năng mang tải nhng vẫn đảm bảo độ bền yêu cầu

Gầu công dụng chung: Đợc thiết kế để đạt đợc năng suất tối đa khi

làm việc với đất dễ dàng ấn sâu và các loại đất đá có độ mài mòn không cao, loại gầu này có dung tích lớn và bán kính răng gầu ngắn Gầu đợc thiết kế để làm các công việc chung, từ các loại vật liệu mềm ít mài mòn hoặc độ mài mòn trung bình đến loại vật liệu cứng

Gầu xới đá: Đợc thiết kế để làm việc với các loại đá cứng hoặc những

công việc khai phá mà ở đó điều kiện làm việc đặc biệt khó khăn Gầu này đ

-ợc dùng trong các công việc khi mà gầu làm công việc nặng nhọc và gầu đào

đá cứng không thể đạt đợc sự xuyên vào đất đá Các tấm kim loại của gầu xới

đá dày hơn gầu đào đá, bộ phận trực tiếp tiếp xúc với đất rộng hơn gầu đào đá Gầu xới đá không có các thanh bên bảo vệ và không có các lỡi cắt bên Gầu xới đá đợc thiết kế làm việc với ba chế độ xới và chất tải Có năm ống nối đặt cách nhau trên gờ đáy gầu với ống nối ở giữa đợc thiết kế để ấn sâu vào đất ở một góc 45 độ Toàn bộ lực ấn sâu đầu tiên đợc đặt vào răng này Tuỳ loại vật liệu bị phá vỡ dới răng này mà gầu có vị trí cho phép hai răng kế tiếp vào tiếp xúc với đất Cuối cùng gầu ở vị trí cho hai răng bên ngoài tiếp xúc với đất và chất tải vào gầu, răng ở góc nhô ra ngoài một khoảng nhỏ để giảm trợt gầu

Gầu dọn dẹp: Đợc thiết kế để dọn dẹp kênh mơng, nớc thải bẩn và một

số công việc khác Loại gầu này rất rộng, ở thành bên của gầu có các lỗ để thoát nớc khi xúc bùn lỏng hoặc rác bẩn Gầu dùng cho công việc dọn dẹp không có răng và không có lỡi cắt bên

Bảng : Thống kê sự phối hợp các bộ công tác của máy đào

Giáo viên hớng dẫn: TS Vũ Minh Khơng

chọn

Dung

tích

gầu

(m3)

Chiều rộng gầu (mm)

Cần trung bình (lc = 5.7 m) Cần ngắn(5.2 m) Tay

gầu 3.9 m

Tay gầu 2.92 m

Tay gầu 2.5 m

Tay gầu 1.9 m

Tay gầu 2.4 m

Tay gầu 1.9 m

Công

việc

chung

Công

việc

nặng

Công

việc

đặc

biệt

nặng

Chú thích: Chỉ số 1 : Phối hợp này là tối u nhất.

Chỉ số 2 : Phối hợp này có thể chấp nhận đợc

Trên đây là một bảng tổng hợp đợc các nhà sản xuất đa ra nhằm đạt đợc

sự phối hợp tối u nhất của bộ công tác khi làm viẹc ở những điều kiện khác nhau Nhìn vào bảng trên ta có thể thấy đợc một máy đào có thể phối hợp đợc với nhiều bộ công tác khác nhau để đạt đợc năng suất và hiệu quả làm việc tốt nhất Trên bảng còn cho ta biết đợc sự phối hợp của bộ công tác nào là tối u nhất và sự phối hợp nào của bộ công tác là có thể chấp nhận đợc

4.Các loại l ỡi-mép cắt

ơ Loại mép cắt bên có tác dụng có độ bền lớn

+ So với hệ thống mép cắt tiêu chuẩn thì loại mép cắt này có thời gian phục vụ tăng 80%

+ Các mép cắt này đợc làm bằng thép DH-3 cho phép làm việc ở môi tr-ờng sinh nhiệt cao do ma sát

+ Tất cả các cạnh mép đợc mạ lớp thép DH-2

+ Phần tiếp xúc của mép cắt bên đợc thiết kế thêm 25% vật liệu, nhờ đó tăng khẳ năng tiếp xúc, thâm nhập và cắt của chúng

+ Phần lỡi mép cắt đợc cân đối làm tăng thời gian sử dụng và cho phép toàn bộ mép cắt cắt tốt hơn và nếu mòn thì mòn đều hơn

Loại mép cắt bên thiết kế theo công dụng chung

+ Mở rộng phạm vi xúc

+ Thiết kế dạng phận mảnh, mép dày hơn làm tăng hiệu quả sử dụng + Các đầu lỡi cắt làm bằng thép DH-3, tăng độ cứng ở các điều kiện làm việc chịu nhiệt

+ Tất cả các cạnh mép đợc mạ lớp thép DH-2

+ Phần lỡi mép cắt đợc cân đối làm tăng thời gian sử dụng và cho phép toàn bộ mép cắt cắt tốt hơn và nếu mòn thì mòn đều hơn

+ Lỡi cắt đợc làm mỏng hơn, sắc hơn tăng khẳ năng thâm nhập tốt hơn

5 Các loại răng gầu

của các răng gầu Nhiệt độ cao làm giảm độ cứng và tăng quá trình mòn Các loại răng trang bị trên các máy đào hiện đại đợc làm từ thép hợp kim DH-3, có khẳ năng chống lại tác động của nhiệt độ nhằm tăng khẳ năng chống mòn và tuổi thọ của gầu

Có hai nhóm răng gầu: nhóm có sống tăng cứng ở giữa và nhóm có khẳ năng thâm nhập cao, chúng đáp ứng các yếu cầu công việc cao nhất Trong một số loại răng gầu thuộc hai nhóm này, đợc phủ các-bua vônphram lên bề mặt chịu mòn của răng nhằm loại trừ tác dụng của nhiệt, mài mòn và tăng tuổi thọ, duy trì răng gầu sắc hơn trong các điều kiện làm việc Biện pháp này làm tăng năng suất cũng nh hiệu quả sử dụng răng gầu

Giáo viên hớng dẫn: TS Vũ Minh Khơng

Nhóm răng gầu có đờng sống ở giữa

Răng gầu có sống sắc ở giữa nhằm tăng hiệu quả thâm nhập và năng suất đào Dùng trong hầu hết các trờng hợp làm việc, tăng thêm vật liệu chịu mòn và có thể đảo chiều hoặc thay thế dễ dàng Việc dảo chiều răng có đờng sống ở giữa tăng thời gian phục vụ, làm mòn đều hai phía và duy trì độ săc của răng

Độ dài 3 chiều đợc thiết kế tuỳ theo điều kiện làm việc, khi sử dụng loại răng gầu dài thì chú ý nếu không sẽ bị gẫy

Nhóm răng gầu có đờng sống ở giữa có 3 kiểu răng gầu phân theo điều kiện làm việc cụ thể,

+ Kiểu răng gầu dài có đờng sống tăng cứng ở giữa, làm việc trong các

điều kiện mài mòn cao, cần bóc tách vật liệu

+ Kiểu răng gầu trung bình có sống tăng cứng ở giữa

+ Kiểu răng gầu ngắn có đờng sống tăng cứng ở giữa, dùng trong các

điều kiện làm việc chịu va đập mạnh

Nhóm răng gầu có khẳ năng thâm nhập cao

Sử dụng trong các trờng hợp vật liệu cứng, có va đập và tiếp xúc với các

bề mặt khó khăn Các loại răng khẳ năng thâm nhập cao có một đặc điểm là

góc cắt phù hợp làm tăng khẳ năng phá bề mặt có độ cứng cao Hai chiều của răng đợc thiết kế sao cho phù hợp với điều kiện làm việc cụ thể

Nhóm răng gầu có khẳ năng thâm nhập cao có hai loại:

+ Răng có khẳ năng thâm nhập cỡ trung bình dùng trong các điều kiện làm việc chịu mài mòn cao

+ Răng có khẳ năng thâm nhập cỡ ngắn, dùng trong điều kiện làm việc với các chất liệu khó đào

6 Thiết bị tháo lắp gầu nhanh

Thiết bị tháo lắp gầu nhanh đợc điều chỉnh ở vị trí sao cho có thể ngoắc vào móc của gầu Ngời vận hành chỉ cần ngồi trên ca-bin để điều khiển ngoắc thiết bị tháo lắp vào các móc gầu, sau đó nhờ cần nâng nâng lên để lắp ráp ở

vị trí lắp ráp, các chốt sẽ đợc lắp vào nhờ lực thuỷ lực Khi các chốt này đợc lắp thì máy có thể tiếp tục làm việc với loại gầu mới

Giáo viên hớng dẫn: TS Vũ Minh Khơng

Chỉ với một máy và một ngời vận hành là có thể thay thế gầu trong vòng khoảng 30 giây hoặc ít hơn Thiết bị tháo lắp gầu nhanh này ra đời là một sự sáng tạo đáp ứng đợc hầu hết các yêu cầu của thị trờng máy xúc hiện nay Nó

đợc ứng dụng trên các máy đào phục vụ trong nhiều ngành nh ngành xây dựng, giao thông vận tải, thuỷ lợi,

Thiết bị tháo lắp gầu nhanh có các chốt ngang tăng độ cứng vững Các chốt này có thể lắp ráp bằng tay hoặc bằng hệ thống thuỷ lực Khi lắp các chốt bằng thuỷ lực làm cho việc thay thế có hiệu quả mà không cần rời ca-bin

Thiết bị tháo lắp gầu nhanh đợc tiêu chuẩn trong ngành công nghiệp

Nó là thiết bị cần đầu t mua sắm vì nó làm tăng năng suất cũng nh tính linh hoạt của máy đào hiện đại Điều này, dẫn đến tăng khẳ năng sử dụng và có lợi nhuận cao hơn Với thiết bị này có thể dễ dàng tháo lắp gầu, rất tiện ích khi sử dụng nhiều loại gầu khác nhau cho những công việc khác nhau, với năng suất lớn và mang tính kinh tế cao

III Kết luận