MÁY-LÀM-ĐẤT-NGUYỄN-MẠNH-HUỲNH-Copy

Công dụng các loại máy đàoMáy xúc, đào được xem là thiết bị chính yếu trong công tác làm đất nói riêng và quátrinh xây dựng nói chung.. Nó được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY ĐÀO MÁY ĐÀO KOMATSU PC 120-6 1.1 Công dụng các loại máy đào

Máy xúc, đào được xem là thiết bị chính yếu trong công tác làm đất nói riêng và quátrinh xây dựng nói chung Máy xúc, đào chuyên làm nhiệm vụ khai thác đất và đổ vàophương tiện vận chuyển hoặc tự vận chuyển trong cự ly ngắn (đào, đấp kênh, mương, ).Trong quá trình xây dựng đường xá, đê, đập, đập thủy điện, khai thác mỏ, thì máyxúc, đào, đặc biệt là máy đào được đánh giá là thiết bị quan trọng nhất Khối lượng đất, đá

do máy đào đảm nhiệm trung bình là 45% tổng khối lượng công việc

Ngoài ra, máy đào còn được thiết kế thêm các bộ công tác gầu thuận, bộ công tác gầunghịch, bộ công tác gầu ngoặm, bộ công tác cần trục, bộ công tác búa đóng cọc, để máy

có thể làm các việc khác nhau nhu: trục, cẩu các thiết bị hoặc vật liệu nặng lên cao, làmbúa đóng cọc, san lấp mặt bằng, phá dỡ công trình,

1.2 Phân loại các loại máy đào

Có nhiều cách phân loại các loại máy xúc, đào Sau đây là một số cách phân loại máyxúc, đào:

- Theo đặc điểm bộ công tác: máy đào gầu thuận, máy đào gầu ngược, máy đào gầungoặm, máy đào gầu kéo (kiểu dây quăng), máy đào gầu bào,

- Theo hệ thống treo bộ công tác: hệ treo mềm (dây cáp), hệ treo cứng (xilanh thủy lực)

- Theo hệ thống di chuyển: máy đào chạy bằng bánh xích, máy đào chạy bằng bánh hoi

- Theo cơ cấu điều khiển: diều khiển bằng cơ, điều khiển bằng điện, điều khiển kết họp(điều khiển bằng cơ kết họp với điện)

- Theo dung tích gầu:

+ Máy đào loại lớn: dung tích gầu trên 4 m3

+ Máy đào loại vừa: dung tích gầu từ 1,25 đến 4 m3

+ Máy đào loại nhỏ: dung tích gầu nhỏ hơn 1 m3

Ngoài ra người ta còn phân loại máy đào theo cơ cấu sinh công: bằng động cơ điện hoặc bằng động cơ đốt trong

1.3 Đặc điểm cơ bản và nguyên lý làm việc của máy đào gầu nghịch

1.3.1 Đặc điểm cơ bản

Máy đào gầu nghịch là loại máy đào một gầu, đào đất nơi nền đất thấp hơn mặt bằngmáy đứng Dùng để đào móng, đào rãnh thoát nước, lắp đặt đường cấp thoát nước, đườngđiện ngầm, cáp điện thoại, Tùy từng yêu cầu công việc mà người sử dụng có thể lắpthêm các thiết bị công tác khác nhau như: đầu cặp hay búa phá

Cơ cấu quay dùng để thay đổi vị trí của gầu trong mặt phẳng ngang trong quá trìnhđào và xả đất Trên bàn quay người ta bố trí động cơ, các bộ truyền động cho các cơ cấu Cabin nơi tập trung cơ cấu điều khiển toàn bộ hoạt động của máy Đối trọng là bộ phậncân bằng bàn quay và ổn định của máy

Cần máy đào gồm 2 đầu, một đầu được lắp khớp trụ với bàn quay còn đầu kia đượclắp khớp với tay gầu cần được nâng lên hạ xuống nhờ xilanh cần (gồm 2 xilanh) Điềukhiển gầu đào nhờ xilanh Gâu thường được lăp thêm các răng đê làm việc ở nền đất cứng.Khi bắt đầu đào, máy đào gầu nghịch phải tiếp đất ở vị trí xa trọng tâm máy nhất,khác vói máy đào gầu thuận bắt đầu đào ở vị trí gần máy nhất, cho nên máy đào gầunghịch thường có dung tích gầu không lớn, nhỏ hơn nhiều so với máy đào gầu thuận cùngcông suất Loại máy đào gầu nghịch phổ biến dùng trong xây dựng có dung tích gầu trongkhoảng 0,15 4- 1,5 m3 Mặc dù thể tích gầu nghịch nhỏ hơn gầu thuận, nhưng máy đàogầu nghịch lại có thể làm việc đa năng hơn máy đào gầu thuận Mặt khác, vị trí của gầucao hơn vị trí máy đứng làm việc khi ở trên bờ nên không phải làm đường công vụ chomáy xuống vị trí công tác như máy đào gầu thuận Đồng thời, do có cấu tạo gầu đào thuậnlợi cho việc tạo điểm tựa cho máy (cần và gầu như một chân càng vững chắc thứ 5 (hệ 4bánh lốp) hoặc thứ 3 (hệ 2 bánh xích) giúp cho máy có thể làm việc trên mọi địa hình Khigặp sự cố như mất thăng bằng, lật máy xuống hố đào hay sa lầy thì có thể dùng cần gầuđào làm chân trụ chống đỡ để tự thân máy giải cứu cho máy Máy đào gầu nghịch loạibánh xích còn có thể hoạt động trên mọi địa hình kể cả ưên nền đất yếu (có thêm loại xíchchống lầy cho máy)

Các loại máy đào gầu nghịch điều khiển bằng xilanh thủy lực được sử dụng rộng rãihơn loại điều khiển bằng cáp

1.3.2 Một số hình ảnh và nguyên lí hoạt động của máy đào gầu nghịch 1.3.2.1 Hình ảnh máy đào gầu nghịch

Hình 1.1: máy đào LIUGONG

Hình 1.2: máy đào VOLVO

Hình 1.3: Máy đào hitachi

Hình 1.1 Hình ảnh máy đào KOMATSU

1.3.2.2 Tính năng cơ bản của máy đào KOMATSU PC120-6

Máy đào KOMATSU PC 120-6 là máy đào 1 gầu, truyền động thủy lực, dùng đào vàvận chuyển đất, đá Nó được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng và thủy lợi.Thiết bị công tác chính của máy là gầu ngược, thể tích gầu cơ bản là 0,5 m3 và có thể thayđổi tùy theo loại đất làm việc Máy di chuyển bằng cơ cấu bánh xích Trong hệ thống thủylực của máy đào KOMATSU PC120-6 người ta sử dụng bơm piston, motor thủy lực rotorhướng trục

Máy có thể làm các công việc như: đào hố, móng, đào hào, gầu quay có thể đảm bảo được điều kiện tốt để đào đất và thao tác vào bãi thải hoặc các phương tiện vận chuyển Máy được trang bị xích chống lầy nên có thể làm việc ở địa hình có độ lầy lún tương đối cao

1.3.2.3 Nguyên lý hoạt động của máy đào KOMATSU PC120-6

Hình 1.2 Cấu tạo cơ băn của máy đào

Nguyên lý hoạt động:

Khỉ động cơ (1) làm việc Công suất được truyền qua bánh đà đến bơm thuỷ lực (2).Khỉ bơm thuỷ lực làm việc, dầu sẽ được hút từ thùng dầu thủy lực (4) và đẩy đến cụm vanphân phối chính (8) Trên ca bin, người vận hành sẽ điều khiển bằng cách tác động đếncác cần điều khiển thiết bị công tác, quay toa, di chuyển Khi cố sự tác động của ngườivận hành, một dòng dầu điều khiển sẽ được mở đi đến cụm van phân phối chính, chứng

có tác dụng đống/mở cụm van phân phổi tương ứng cho thiết bị công tác, quay toa, dichuyển Một đường dầu đi đến các xilanh cần, xỉlanh tay gầu hoặc xilanh gầu; một đườngdầu đi đến motor quay toa (5) và một đường dầu đi đến motor di chuyển (3) làm cho cácmotor này quay Khi các motor này quay, chúng sẽ làm cho bánh xích di chuyển hoặc bànquay sẽ quay

Dầu trước khỉ về thùng sẽ được làm mát ở kểt làm mát và được lọc bẩn bởi lưới lọcdầu Áp lực của hệ thống thuỷ lực được giới hạn bởi van an toàn, thông thường được lắp

ở cụm van phân phối chính Khi áp lực hệ thống đạt đến giới hạn của van thì van sẽ mở ra

và cho dầu chảy về thùng, đảm bảo an toàn cho hệ thống van, ống dây phân phối và bom

Bảng 1.1 Các thông số của máy đào KOMATSU PC120-6, bánh xích

-Hình 1.3.Thông số máy đào pc 120-6 1.4 Ưu, nhược điểm của hệ thống truyền động thủy lực

1.4.1 Khái niệm hệ thống truyền động thủy lực

Về bản chất, truyền động thuỷ lực là hệ thống thuỷ lực dùng để truyền năng lượngbằng chất lỏng và biến đổi nó thành cơ năng ở đầu ra của hệ thống (năng lượng chuyểnđộng động cơ thuỷ lực) đồng thời thực hiện chức năng điều khiển và điều chỉnh tốc độcủa khâu ra

Khái niệm “Truyền động thuỷ lực” thường đi đôi với khái niệm “Hệ thống thuỷ lực”

và được hiểu là tổ hợp các cơ cấu truyền năng lượng bằng cách sử dụng chất lỏng vói ápsuất cao Trong một hệ thống thuỷ lực có thể có một hoặc nhiều động cơ thuỷ lực và bơmthuỷ lực Truyền động thuỷ lực bao gồm nguồn lưu lượng chất lỏng, phần lớn là các loại

bơm thuỷ lực; động cơ thuỷ lực chuyển động thẳng hoặc chuyển động quay; cơ cấu điềukhiển.

1.4.2 Đặc điểm hệ thống truyền động thủy lực

Hệ thống truyền động thủy lực là phương pháp truyền động được sử dụng rất phổ biến

và trở thành một trong những khuynh hướng phát triển của các loại máy xúc, đào

Nhiệm vụ chính của hệ thống thủy lực là truyền năng lượng từ động cơ diezel đến các

cơ cấu khác nhau: gầu, motor di chuyển, motor quay toa Động cơ diezel làm quay bơm thủy lực, dòng dầu cao áp do bơm tạo ra sẽ di chuyển đến các xilanh, motor thủy lực di chuyển hoặc motor quay toa Để tạo ra dòng dầu thủy lực có áp suất cao, các hệ thống thủy lực hiện nay chủ yếu sử dụng bơm piston thay thế bơm bánh răng và bơm cánh gạt

sử dụng trước đó Các bơm piston có thể điều chỉnh được lưu lượng nên tiết kiệm công suất, nâng cao hiệu suất của máy Do áp suất trong hệ thống thủy lực rất lớn, có những nơi áp suất lên đến 38 Mpa, do đó, các phần tử trong hệ thống thủy lực đòi hỏi độ chính xác chế tạo rất cao Các phần tử này chỉ làm việc hiệu quả khi kích thước của cặn, bẩn không vượt quá 40 Micromet Chính vì vậy, yêu cầu làm sạch dầu là điều rất cần thiết

Hệ thống thủy lực bị nhiễm bẩn có thể dẫn đến:

-Giảm hiệu suất làm việc của máy

- Giảm tuổi thọ của các phần tử thủy lực

Nguyên nhân chủ yếu làm bẩn dầu thủy lực:

- Sự thâm nhập của bụi bẩn (trong quá trình làm việc của máy hoặc trong những lần bảotrì, sửa chữa nhân viên kỹ thuật không vệ sinh sạch sẽ các chi tiết trước khi lắp ghép)

- Phần tử thủy lực bị bào mòn tạo ra các hạt kim loại

- Cặn lẫn trong dầu thủy lực

- Hệ thống lọc dầu không đảm bảo

Để đảm bảo làm sạch dầu, các hệ thống thủy lực đều phải sử dụng những hệ thống lọckhác nhau Hai vị trí quan tíọng cần đặt hệ thống lọc là sau bơm và đường dầu hồi vềthùng chứa

Hiện nay, hệ thống thủy lực đã ứng dụng điện, điện tử vào điều khiển thay thế chođiều khiển bằng cơ học trước kia Yì vậy, người lái có thể điều khiển nhẹ nhàng hơn, nâng

cao độ chính xác và an toàn.

1.4.3 Ưu điểm của phương pháp truyền động thủy lực

Truyền động thuỷ lực được sử dụng tíong công nghiệp, đặc biệt là ngành chế tạo máy

và hàng không vũ trụ, đã thể hiện vai trò tích cực của nó trong sự phát triển của kỹ thuật,bởi vì nó có những ưu điểm sau đây:

Kích thước và trọng lượng trên một đơn vị công suất nhỏ, hiệu suất lớn, độ tin cậycao, điều khiển đơn giản

Động cơ thuỷ lực còn có tỷ số giữa mômen xoắn ở trục ra trên mômen quán tính củarotor lớn Nhờ có ưu điểm này mà thời gian đảo chiều và đạt tốc độ quay cực đại của nórất nhỏ (từ 0,03 - 0,05s) Động cơ thuỷ lực quay có thể đảo chiều đến 500 lần/phút Động

cơ thuỷ lực chuyển động thẳng có thể đảo chiều đến 1000 lần/phút Bơm thuỷ lực cũng cótác động rất nhanh Ví dụ bơm dùng trong hàng không có thể đạt lưu lượng từ không đếncực đại trong khoảng 0,04s, và thòi gian giảm từ lưu lượng cực đại về 0 trong khoảng0,02s

Ưu điểm của truyền động thuỷ lực còn được thể hiện ở việc điều khiển vô cấp tốc độtrong dải rộng Tỷ số truyền của truyền động thuỷ lực là tỷ số giữa số vòng quay lớn nhất

và số vòng quay nhỏ nhất trên trục của động cơ và có thể đạt tới 1000 Giới hạn dưới của

số vòng quay của phần lớn các loại động cơ thuỷ lực đạt tới 5 4-10 vòng/phút

Ngoài ra, truyền động thuỷ lực rất đơn giản trong sử dụng và bảo quản Tuổi thọ củabơm và động cơ thuỷ lực thường đạt tới 20000h và lớn hơn Do chất lỏng làm việc trongtruyền động thủy lực là dầu khoáng (hay còn gọi là nhớt, loại nhớt sử dụng phổ biến hiệnnay trong các máy xúc, đào là nhớt 10) nên có điều kiện bôi trơn tốt các chi tiết và chuyểnđộng êm hầu như không có tiếng ồn

1.4.4.1 Nhược điểm của phương pháp truyền động thủy lực

Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng làm việc dể bị rò rĩ hoặc không khí dễ bịlọt vào, làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn định của truyền động

Vận tốc truyền động bị hạn chế vì phải đề phòng hiện tượng va đập thủy lực,tổn thấtcột áp, tổn thất công suất lớn và xâm thực

Để khắc phục một số nhược điểm của truyền động thủy lực, trên các máy xúc, đào

thủy lực người ta thường bố trí loại truyền động liên hợp như truyền động thủy - cơ Tuyvậy, toàn bộ quá trình truyền và bộ phận truyền động là thủy lực nên vẫn được gọi làtruyền động thủy lực

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THỦY LỰC MÁY ĐÀO KOMATSU PC 120-62.1 Xác định các thông số cơ bản của máy

Khối lượng của máy được xác định thao công thức sau:

G=kG.q (T)Trong đó: KG- Hệ số trọng lượng, với cấp đất lám việc III lấy kG=18

Q -Dung tích gầu q = 0,5 m3

G=kG.q= 18*0.5 = 9 (T)

2.1.1 Kích thước của máy.

a- Xác định kích thước của máy.

Các kích thước của máy được xác định thoe công thức sau:

Ai=ki Trong đó: ki hệ số kích

G khối lượng của máy

+ chiều cao buồng máy:

A1=k1 = 0,85.√39 =1,77 (m)Với máy cỡ nhỏ lấy k1= 0,85

b-Kích thước của bộ công tác.

+ Chiều dài cần:

A4=k4 = 2 √39 = 4,16 (m).Với máy cỡ nhỏ lấy k4=2

+ Chiều dài tay cần:

A5=k5 = 1,5 √39 = 3,12(m) Với máy cỡ nhỏ lấy k5=1,5

+ Chiều cao đổ đất:

A6=k6 =1,6.√39 =3,33(m) Với máy cỡ nhỏ lấy k6=1,6

+ Chiếu sâu đào:

A7=k7 = 2,1.√3 9 = 4,37(m) Với máy cỡ nhỏ lấyk7=2,1

+ Bán kính đổ đất

A8=k8 = 2,3.√39 = 4,78(m) Với máy cỡ nhỏ lấy k8=2,3

+ Bán kính đào

A9=k9 =2,6.√39 =5,4 (m) Với máy cỡ nhỏ lấy k9=2,6

c- Kích thước của gầu

+ Khối lượng của gầu:

BẢNG TỔNG HỢP CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

T

T

2.1.2 Trọng lượng của từng cơ cấu.

a- Trọng lượng của bộ công tác:

+Trọng lượng gầu và thanh kéo:

G1= k1.G = 0,04.9= 0,36 (Tấn)

Với hệ số trọng lựơng k1= 0,04

+ Trọng lưọng tay gầu:

G2 = k2.G = 0,04.9 = 0,36 (Tấn) Với hệ số trọng lượng k2= 0,04

+ Trọng lưọng cần:

G3 = k3.G =0,08.9=0,72 (Tấn) Với hệ số trọng lưọng k3= 0,08

+Trọng lượng xi lanh gầu:

G4 =k4.G= 0,005.9= 0,045 (Tấn) Với trọng lượng k4=0,005

+ Trọng lượng xi lanh tay gầu:

G5=k5.G = 0,01.9= 0,09( Tấn) Với hệ số trọng lượng k5= 0,01

+ Trọng lượng xi lanh cần:

G6 = k6.G = 0,015.9 = 0,135 (Tấn) Với hệ số trọng lượng K6= 0,015

b- Trọng lượng bàn quay và các cơ cấu.

+ Trọng lưọng động cơ và khung máy:

G7= k7.G =0,07.9 = 0,63 (Tấn) Với hệ số trọng lượng k7 =0,07

+ Trọng lượng thiết bị thuỷ lực và thiết bị phụ:

G8= k8.G =0,1.9 =0,9 (Tấn) Với hệ số trọng lưọng k8 =0,1

+ Trọng lượng cơ cấu quay:

8 Thiết bị thuỷ lực và thiết bị phụ 0,1 0,9

2.2.1 Xác định lực của xy lanh tay gầu

Vị trí tính toán: ở cuối quá trình đào, tay gầu nằm ngang, gầu đầy đất, cần nghiêng 1 góc 45o

Chiều dầy lát cắt lớn nhất là:

Cmax=b H q

s K tx =0.78∗4.37∗1.30.5 =0.11 (m)b- Chiều rộng gầu: b=0,78 (m)

Hs- Chiều sâu đào: Hs=4,37 (m)

Ktx- Hệ số tơi xốp, vơi đất cấp III lấy ktx=1,30

Lực cản đào tiếp tuyến lớn nhất:

P01=k1.b.CMax= 0,25.0,78.0,11= 0,02145 Mpa.m2 =21,45KN Với k1 hệ số cản đào, với đất cấp III lấy k1=0,25 Mpa

Lấy mômen đối điểm o2 ta có :

P02Gg+đ

Gtgc

rg r0

P01

rxg

rxtg

o2 rtg

xtg

xtg xtg xg

xg tg tg g d g

r

r G r

G r G r G r

0

Lấy kđ = 1, đất cấp III lấy ktx = 1,30

Gg+đ= Gđ + Gg = 7,15 + 3,6 = 10,75 KN

Gg- Trọng lượng gầu, Gtg= 3,6 KN

Gxg- Trọng lượng xy lanh gầu, Gxg= 0,45 KN

Gxtg- Trọng lượng xy lanh tay gầu, Gxtg =0,9 KN

r0- Cánh tay đòn của lực P01 lấy đối với điểm o2

Pxtg =

Pxtg = 21.45∗2.71+10.75∗2.395+0.36∗0.78+0.045∗1.04+0.5∗0.9∗1.380.735 =¿115 (KN)

xg tg tg g d g

r

r G r

G r G r G r

xc

xc xc xtg

xtg xg xg tg tg g d g c c

r

r G r

G r G r G r G r

Gg+đ- Trọng lượng gầu đầy đất, Gg+đ= 10.75KN.

Gtg- Trọng lượng tay gầu, Gtg= 3.6 KN

Gxg- Trọng lượng xy lanh gầu, Gxg= 0.45 KN

Gxtg- Trọng lượng xy lanh tay gầu, Gxtg= 0.9 KN

rxc- Cánh tay đòn của Pxc lấy đối với điểm o1, rxc= 0,5 m.

Pxc =

 Pxc =7.2∗2.08+10.75∗5.9+3.6∗3.38+0.45∗3.12+ 0.9∗2.77+ 0.5∗1.35∗1.380.5 = 190

(KN)

2.2.3 Xác định lực của xy lanh gầu:

Lực lớn nhất của xy lanh gầu sẽ xuất hiện khi đào bằng xy lanh gầu

Chiều dầy lát cắt lớn nhất là:

Cmax= b H q k d

1 K tx=0.78∗6.15∗1.20.5∗1 =0.08(m)Với q- Dung tích gầu, q= 0.5 m3

b- Chiều rộng gầu, b= 0.78 m

H1- Chiều sâu đào, H1= 7.75*3

√q=7.75¿√30.5 =6.15 (m)

ktx – Hệ số tơi xốp lấy đối đất I, II, ktx= 1,2

Lực cản đào tiếp tuyến lớn nhất:

P01 = k1.b.Cmax= 0,1*0.78*0.08= 0.0624 Mpa.m2= 62.4 KN

Với k1 – Hệ số cản đào ở đất cấp II, k1= 0,1 Mpa

rxg r0

xc

xc xc xtg

xtg xg xg tg tg g d g c c

r

r G r

G r G r G r G r