nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số sử dụng và kết cấu đến động lực học liên hợp máy kéo xích cao su với thiết bị san ủi

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐỖ TRUNG THỰC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ SỬ DỤNG VÀ KẾT CẤU ĐẾN ĐỘNG LỰC HỌC LIÊN HỢP MÁY KÉO XÍCH CAO SU VỚI THIẾT BỊ SAN ỦI Chuyên ngà

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

ĐỖ TRUNG THỰC

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ

SỬ DỤNG VÀ KẾT CẤU ĐẾN ĐỘNG LỰC HỌC LIÊN HỢP

MÁY KÉO XÍCH CAO SU VỚI THIẾT BỊ SAN ỦI

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Ngọc Quế

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Đỗ Trung Thực, học viên cao học lớp: CH23KTCKA, chuyên ngành:

Kỹ thuật cơ khí, khóa 2014 – 2016 Tôi xin cam đoan luận văn thạc sỹ với đề tài:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số sử dụng và kết cấu đến động lực học liên hợp máy kéo xích cao su với thiết bị san ủi” là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu khảo sát chưa từng được công bố trong bất kỳ tài liệu nào Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Đỗ Trung Thực

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện luận văn tôi đã gặp rất nhiều khó khăn, và đến hôm nay tôi đã hoàn thành xong luận văn của mình Sự thành công của luận văn này là công sức nghiên cứu, tìm hiểu và thực hiên không biết mệt mỏi của tôi Nhưng để có sự thành công này, không phải một mình tôi có thể làm được, mà tôi cần có sự giúp đỡ đặc biệt của thầy hướng dẫn, các thầy trong bộ môn Động lực, trong khoa Cơ điện, Ban giám đốc Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Ngọc Quế đã hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu của mình

Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy trong bộ môn Động lực, khoa Cơ điện, Học viện Nông Nghiệp Việt Nam đã có những đóng góp hết sức bổ ích về kiến thức, cũng như cung cấp đầy đủ cho tôi trang thiết bị thí nghiệm, thực nghiệm để tôi có thể hoàn thành được đề tài của mình với kết quả tốt nhất

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Đỗ Trung Thực

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt v

Danh mục bảng vi

Danh mục hình vii

Trích yếu luận văn ix

Thesis abstract x

Phần 1 Lời mở đầu 1

Phần 2 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 3

2 Tổng quan về tình hình sử dụng máy kéo và máy san ủi ở việt nam 3

2.1 Tình hình phát triển máy kéo ở việt nam 3

2.2 Tình hình sử dụng máy san ủi 3

2.3 Phân loại máy ủi 5

2.3.1 Phân loại dựa vào công suất và lực kéo của máy 5

2.3.2 Phân loại dựa vào góc đặt của bàn ủi so với trục dọc của máy 6

2.3.3 Phân loại theo bộ di chuyển 7

2.3.4 Phân loại dựa vào phương pháp điều khiển thiết bị ủi 7

2.4 Tổng quan về thiết bị san ủi 7

2.4.1 Kết cấu lưỡi ủi 8

2.4.2 Thông số cơ bản của lưỡi ủi 9

2.5 Đối tượng nghiên cứu của luận văn 12

2.6 Mục tiêu, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu của luận văn 12

2.6.1 Mục tiêu, nhiệm vụ của luận văn 13

2.6.2 Phương pháp nghiên cứu của luận văn 13

Phần 3 Cơ sở lý thuyết khảo sát ảnh hưởng của một số thông số sử dụng và kết cấu đến động lực học liên hợp máy san ủi 13

3.1 Mục đích khảo sát động lực học của liên hợp máy san ủi 14

3.2 Các phương pháp xây dựng mô hình động lực học 14

3.2.1 Căn cứ để lập mô hình động lực học 14

3.2.2 Các bước xây dựng mô hình tính toán động lực học 15

3.2.3 Các phương pháp viết phương trình chuyển động 16

3.3 Động lực học máy đào - vận chuyển đất 16

3.3.1 Khảo sát sơ đồ máy san ủi như một hệ khối lượng quy kết có độ bám tốt 18

3.4 Quá trình làm việc của máy ủi 21

3.5 Xác định lực cản tác dụng lên máy ủi 23

3.5.1 Xác định lực cản cắt đất W1 24

3.5.2 Xác định lực cản di chuyển khối đất lăn trước bàn ủi W2 25

3.5.3 Xác định lực cản di chuyển khối đất cuộn lên phía trên bàn ủi W3 26

3.5.4 Xác định lực cản di chuyển máy ủi W4 27

3.5.5 Xác định lực cản ma sát giữa dao cắt của bàn ủi và đất W5 28

3.6 Kiểm tra khả năng ổn định theo lật cua liên hợp san ủi 28

3.6.1 Sơ đồ lực tác dụng lên bộ công tác máy ủi 28

3.6.2 Xác định các lực tác dụng lên máy ủi 29

3.6.3 Kiểm tra khả năng ổn định theo lật của liên hợp san ủi 32

3.6.4 Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy kéo 39

3.7 Xây dựng mô hình động lực học chuyển động của liên hợp máy 40

Phần 4 Khảo sát ảnh hưởng của các thông số kết cấu và sử dụng đến động lực liên hợp máy kéo 48

4.1 Thuật giải 48

4.2 Khảo sát ảnh hưởng của lực cản ben đến quá trình làm việc của máy 50

4.3 Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số sử dụng đến động lực học liên hợp máy san ủi 52

4.4 Khảo sát ảnh hưởng của thông số kết cấu đến động lực học liên hợp máy san ủi 60

4.5 Khảo sát ảnh hưởng của góc cắt đến lực cản liên hợp máy 63

Phần 5 Kết luận và đề nghị 66

Danh mục đã công bố 67

Tài liệu tham khảo 68

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Trọng lượng riêng , góc ma sát trong 2, và hệ số bám C của đất 36 Bảng 4.1 Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực 48

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Thiết bị ủi vạn năng 6

Hình 2.2 Sơ đồ thiết bị ủi thường 6

Hình 2.3 Dạng kết cấu lưỡi ủi hợp lý 8

Hình 2.4 Dạng kết cấu lưỡi ủi không hợp lý 8

Hình 2.5 Dạng hình học của lưỡi ủi 9

Hình 2.6 Mặt cắt của lưỡi ủi 11

Hình 3.1 Mô hình động lực học của máy ủi 17

Hình 3.2 Sơ đồ máy san ủi như một khối lượng quy kết, máy có độ bám tốt 18

Hình 3.3 Đường đặc tính cơ của máy 19

Hình 3.4 Các sơ đồ đào đất của máy ủi 22

Hình 3.5 Sơ đồ lực tác dụng lên bộ phận công tác máy ủi 28

Hình 3.6 Phản lực của đất tác dụng lên bàn ủi 30

Hình 3.7 Sơ đồ xác định lực trong cơ cấu nâng 32

Hình 3.8 Sơ đồ xác định lực trong cơ cấu nâng 33

Hình 3.9 Thiết bị ủi ở cuối giai đoạn cắt đất 34

Hình 3.10 Thiết bị ủi ở cuối giai đoạn cắt đất 38

Hình 3.11 Sơ đồ lực tác dụng lên liên hợp máy san ủi 40

Hình 3.12 Sơ đồ xác định mô men quán tính quy đổi của hệ thống di động xích trên trục bánh sao chủ động 42

Hình 3.13 Đặc tính mô men động cơ 43

Hình 3.14 Đặc tính thay đổi khối lượng đất trong bàn ủi 44

Hình 3.15 Đặc tính thay đổi lực cản của bộ phận ủi 45

Hình 3.16 Mô phỏng đặc tính thay đổi lực cản của ben 47

Hình 4.1 Đường đặc tính ngoài của động cơ B2010 48

Hình 4.2 Đặc tính cản của ben 50

Hình 4.3 Đường đặc tính lực cản của ben khi kc thay đổi 51

Hình 4.4 Động lực học liên hợp máy san ủi khi làm việc ở số truyền 1 52

Hình 4.5 Đặc tính ngoài của động cơ 53

Hình 4.6 Động lực học liên hợp máy san ủi khi làm việc ở số truyền 1 53

Hình 4.7 Đặc tính ngoài của động cơ 54

Hình 4.8 Động lực học liên hợp máy san ủi khi làm việc ở số truyền 1 54

Hình 4.9 Đặc tính ngoài của động cơ 55

Hình 4.10 Động lực học máy san ủi khi liên hợp máy làm việcở số truyền 2 56

Hình 4.11 Đặc tính ngoài của động cơ 57

Hình 4.12 Động lực học máy san ủi khi liên hợp máy làm việcở số truyền 2 58

Hình 4.13 Đặc tính ngoài của động cơ 58

Hình 4.14 Động lực học máy san ủi khi liên hợp máy làm việcở số truyền 3 59

Hình 4.15 Đặc tính ngoài của động cơ 60

Hình 4.16 Động lực học liên hợp máy san ủi khi làm việc ở số truyền 1 61

Hình 4.17 Đặc tính ngoài của động cơ 61

Hình 4.18 Động lực học máy san ủi khi liên hợp máy làm việc ở số truyền 1 Lực cản riêng kc=50000 N/m2, h=0.15 m, B=1500mm 62

Hình 4.19 Đặc tính ngoài của động cơ 63

Hình 4.20 Lực cản của Liên hợp máy khi δ=30 63

Hình 4.21 Lực cản của Liên hợp máy khi góc căt δ =500 64

Hình 4.22 Lực cản của LHM khi góc căt δ =700 64

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Tên tác giả: Đỗ Trung Thực

Tên Luận văn: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số sử dụng và kết cấu đến động lực liên hợp máy kéo xích cao su với thiết bị san ủi

Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện được mục tiêu đặt ra, cách tiếp cận để hoàn thành luận văn là dựa trên máy kéo cơ sở đã được chế tạo xây dựng mô hình toán, kháo sát khả năng làm việc của liên hợp máy từ đó ứng dụng Matlab- simulink, kháo sát ảnh hưởng của một số thông số kết cấu và sử dụng đến động lực học liên hợp máy

Kết quả chính và kết luận

Luận văn đã nghiên cứu, tìm hiểu về máy kéo xích cao su khi liên hợp với thiết

bị san ủi Đã tính toán được các lực cản tác dụng lên liên hợp san ủi, trên cơ sở đó phân tích ảnh hưởng của các thông số kết cấu của thiết bị san ủi đến động lực học của liên hợp máy Đã xây dựng được mô hình toán biểu diễn động lực học của liên hợp san ủi gồm máy kéo xích cao su công suất 30 mã lực liên hợp với ben Xác định được các kích thước sơ bộ của thiết bị san ủi để từ đó khảo sát khả năng làm việc của liên hợp máy Đã ứng dụng Matlab-Simulink, khảo sát động lực học liên hợp máy, thấy được ảnh hưởng của một số thông số kết cấu cũng như thông số sử dụng đến khả năng làm việc của liên hợp máy

THESIS ABSTRACT

Master candidate: Do Trung Thuc

Thesis title: Study of effects of some structural and use parameters on dynamics of a rubber crawler tractor - bulldozer conjugation

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)

Research Objectives

From the physical model illustrating the operation by bulldozers, mathematical models are built to study the characteristics of a rubber crawler tractor - bulldozer conjugation (Rubber crawler tractor combined with bulldozer); thereby, effects of some structural and use parameters on the features of a rubber crawler tractor - bulldozer conjugation are analyzed

Materials and Methods

To achieve the set objectives, the approach to the study is based on manufactured tractors to build mathematical models and study the capacity of the conjugation; thereby, Matlab-Simulink is applied to research the effects of some structural and use parameters

on dynamics of a rubber crawler tractor - bulldozer conjugation

Main findings and conclusions

The thesis has gained deep insights on rubber crawler tractors when combined with bulldozers Resistance on the conjugation has been calculated in order to analyze the effects of some structural and use parameters on dynamics of the conjugation

A mathematical model representing dynamics of a rubber crawler tractor - bulldozer conjugation including one rubber crawler tractor of 30 horsepower with its blade of different sizes preliminarily designed is built to examine the capacity of the conjugation Matlab-Simulink has been applied for study of dynamics to show the effects

of some structural and use parameters on the capacity of the rubber crawler tractor - bulldozer conjugation

LỜI MỞ ĐẦU

San ủi dùng trong nông nghiệp ngày càng được sử dụng khá phổ biển nhằm giảm nhẹ cường độ lao động và tăng năng suất lao động Nhu cầu về san ủi trong các trang trại sản xuất nông lâm nghiệp ngày càng tăng vì rất nhiều công việc cần đến san ủi như:

Để san phẳng đồng ruộng, đào đắp bở ruộng có độ cao không vượt quá 0,3 m, san sơ bộ tạo mặt bằng với các khu ruộng cần độ bằng phẳng, san lấp rãnh luống sau khi thu hoạch, thu dọn vật liệu phế thải trong các trang trại chăn nuôi, dồn vật liệu thành đống để tạo điều kiện thuận lợi cho máy xúc một gầu xúc vật liệu đổ lên phương tiện vận chuyển khác v.v là các công việc hết sức nặng nhọc

và cần đến máy san ủi

Máy san ủi hiện nay dùng trong nước chủ yếu nhập từ nước ngoài, giá thành khá đắt và chúng thường có công suất lớn, các máy này chỉ phù hợp với các công việc san ủi trong công nghiệp như làm đường, xây dựng, khai thác khoáng sản, đối với các trang trại vừa và nhỏ sử dụng các máy san ủi công suất lớn là không hợp lý

Trên cơ sở máy kéo xích cao su của dự án sản xuất thử nghiệm, chúng tôi

đã khảo nghiệm lực kéo (hoặc đẩy) của máy đạt tới 1 tấn Với lực đẩy như vậy máy kéo dự án hoàn toàn có thể liên kết với thiết bị san ủi để làm phẳng đồng ruộng cũng như các công việc san lấp khác trong nông nghiệp

Hiện tại máy kéo xích của dự án sản xuất thử nghiệm chưa được trang bị các máy công tác có công suất phù hợp với công suất của động cơ, việc tính toán thiết kế để tiến tới chế tạo một số máy công tác theo máy kéo này nhằm phục vụ sản xuất nông lâm nghiệp là một yêu cầu khách quan và có ý nghĩa thực tiễn Do đó, tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số sử dụng và kết cấu đến động lực học liên hợp máy kéo xích cao su với

của máy san ủi một cách hợp lý, đồng thời nghiên cứu lựa chọn một số thông số phục vụ cho công tác tính toán thiết kế chế tạo liên hợp máy san ủi phục vụ sản xuất nông lâm nghiệp

Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Ngọc Quế và các thầy trong bộ môn động lực em đã hoàn thành xong luận văn tốt nghiệp này Trong quá trình thực hiện luận văn do thời gian có hạn không tránh khỏi những thiếu sót, cho nên em rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các học viên

Em xin chân thành cảm ơn

PHẦN 2

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY KÉO VÀ MÁY SAN ỦI

Ở VIỆT NAM

2.1 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN MÁY KÉO Ở VIỆT NAM

- Tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy kéo

Máy kéo ở Việt Nam được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo từ rất sớm Ví dụ như các mẫu máy MTZ- ZM Tuy nhiên để phục vụ nhu cầu sản xuất thực tế, cũng đã có nhiều đề tài, công trình nghiên cứu, dự án sản xuất thử nghiệm máy kéo xích cũng đã được thực hiện, bước đầu cũng đã sản xuất thử nghiệm được một số mẫu máy kéo xích cao su 30 mã lực Các mẫu máy này được đánh giá rất cao về tính ứng dụng để đưa vào thực tế sản xuất

- Tình hình nhập và sử dụng máy kéo

Hiện nay, trong cả nước tổng số lượng máy kéo là rất lớn khoảng 600.000 máy kéo các loại, chủ yếu là những máy kéo nhập khẩu từ các nước có nền nông nghiệp phát triển như Trung Quốc, Thái Lan và đặc biệt là các mẫu máy của Nhật Bản Những mẫu máy này đa dạng về chủng loại, tính năng cũng như về công suât Ở khu vực đồng bằng Nam bộ việc áp dụng cơ giới hóa trong nông nghiệp là rất thuận lợi và dễ dàng Ở đây diện tích đồng ruộng lớn, bằng phẳng và nền đất tốt Còn ở khu vực đồng bằng phía Bắc, diện tích ruộng thường nhỏ, không tập trung Đặc biệt là bề mặt đồng không bằng phẳng, và nền đất yếu Do vậy, việc áp dụng cơ giới hóa là rất khó khăn, những máy kéo

cỡ lớn khó đưa vào sản xuất Chủ yếu người nông dân sử dụng các mẫu máy có công suất khoảng 6 -12 mã lực đối với máy kéo 2 bánh và 15 - 30 mã lực đối với máy kéo 4 bánh

2.2 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY SAN ỦI

Máy ủi là loại máy điển hình của máy đào chuyển đất, đang được sử dụng rông rãi trên thế giới Ví dụ: Ở Mỹ máy ủi được sử dụng nhiều gấp 5 lần so với máy cạp Ở Nhật, máy ủi được sử dụng nhiều gấp 2 lần so với máy cạp Còn ở Liên Bang Nga và Ucraina, máy ủi nhiều hơn 3,6 lần so với máy cạp

Máy ủi dùng để đào vận chuyển đất ở cự ly thích hợp nhỏ hơn 100m Đồng thời nó cũng được dùng để san sơ bộ mặt bằng

Trong thực tế, máy ủi thường được sử dụng làm các công việc sau:

Đào hồ ao, kênh, mương nông và rộng;

Đào các móng nhà lớn;

Đào đắp đường có độ cao không quá 2 mét;

San sơ bộ, tạo mặt bằng lớn để xây dựng quảng trường, sân vận động, khu công nghiệp và các khu đô thị mới;

San lấp rãnh đặt đường ống hoặc móng nhà, sau khi đã thi công xong; Thu dọn vật liệu phế thải trên hiện trường sau khi công trình đã hoàn thành;

Dọn vật liệu thành đống cao để tạo điều kiện thuận lợi cho máy xúc một gầu xúc vật liệu đổ lên ô tô;

Trợ lực đẩy máy cạp khi máy cạp đào đất gặp đất rắn;

Kéo các phương tiện khác v.v

Tình hình sử dụng liên hợp máy san ủi trong nông nghiệp

San ủi dùng trong nông nghiệp ngày càng được sử dụng khá phổ biển nhằm giảm nhẹ cường độ lao động và tăng năng suất lao động Nhu cầu về san ủi trong các trang trại sản xuất nông lâm nghiệp ngày càng tăng vì rất nhiều công việc cần đến san ủi như:

Để san phẳng đồng ruộng, đào đắp bở ruộng có độ cao không vượt quá 0,3 mét, san sơ bộ tạo mặt bằng với các khu ruộng cần độ bằng phẳng, san lấp rãnh luống sau khi thu hoạch, thu dọn vật liệu phế thải trong các trang trại chăn nuôi, dồn vật liệu thành đống để tạo điều kiện thuận lợi cho máy xúc một gầu xúc vật liệu đổ lên phương tiện vận chuyển khác v.v là các công việc hết sức nặng nhọc

và cần đến máy san ủi

Cùng với sự phát triển của đất nước, ngày nay các công trình xây dựng và đang phát triển một cách nhanh chóng, toàn diện ở nước ta

Chúng ta cần có những cơ sở hạ tầng rộng khắp, phục vụ đắc lực cho mọi hoạt động kinh tế xã hội Các công trình đó từ chỗ được thực hiện chủ yếu bằng tay chân, đến nay đã tiến lên cơ giới hóa ở mức độ cao nhằn giảm sức lao động của con người và mang tính hiệu quả kinh tế

Trước những nhu cầu đó, đòi hỏi chúng ta phải có những lựa chọn hợp lý đối với các phương tiện thi công cơ giới cần thiết Trong đó máy san ủi hay còn gọi là máy ủi đóng vai trò hết sức quan trọng có thể nói là không thể thiếu trong các công trình xây dựng và công tác làm đất

Máy ủi được sử dụng rộng rải, bởi vì chúng dễ thích nghi với nhiều loại công việc nhờ sử dụng các thiết bị công tác thay thế các loại truyền động và các

bộ phận di chuyển khác Trong đó máy ủi đạt năng suất hơn nhiều so với một số loại máy khác, ngoài ra máy ủi còn tăng mức độ cơ giới một cách đáng kể khi sử dụng vào các công việc làm đất khác nhau

Máy san ủi dùng hiện tại trong nông nghiệp rất hạn chế, máy nhập ngoại thường có công suất lớn phục vụ chủ yếu để ủi sử dụng khi lực cản lớn Do đó, tập thể cán bộ thuộc Bộ môn động lực, khoa Cơ- Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam được Bộ giáo dục cho phép thực hiện dự án sản xuất thử nghiệm chế tạo máy kéo xích cao su với công suất nhỏ phù hợp với điều kiện sản xuất nông lâm nghiệp ở Việt Nam

Máy kéo xích này hoàn toàn có khả năng liên kết với một thiết bị san ủi để làm phẳng đồng ruộng, thu dọn các nguyên vật liệu trong các trang trại v.v… 2.3 PHÂN LOẠI MÁY ỦI

2.3.1 Phân loại dựa vào công suất và lực kéo của máy

Phân loại máy ủi theo công suất và lực kéo:

Xu hướng phát triển của máy ủi: Chế tạo những máy ủi có công suất nhỏ

và trung bình, điều khiển bằng thủy lực vì máy ủi nhỏ và trung bình có năng lượng riêng (công suất trên một đơn vị trọng lượng) lớn hơn nhiều so với máy ủi

có công suất lớn

2.3.2 Phân loại dựa vào góc đặt của bàn ủi so với trục dọc của máy

- Máy ủi vạn năng: Bàn ủi được liên kết với khung ủi qua khớp cầu vì vậy bàn ủi có thể quay được trong mặt phẳng ngang và đặt nghiêng so với trục dọc của máy ủi một góc 45 ÷ 600

Hình 2.1 Thiết bị ủi vạn năng Góc quay này được sử dụng khi máy ủi thực hiện san lấp rãnh đặt đường ống, móng nhà sau khi thi công, san các mặt bằng nói chung và cho năng suất cao hơn máy ủi thường Khung ủi của máy ủi vạn năng là một dầm liên tục, hình chữ “U”

- Máy ủi thường (hay còn gọi là máy ủi cố định):

Bàn ủi luôn luôn được đặt cố định vuông góc với trục dọc của máy Máy

ủi thường được thể hiện ở hình:

Hình 1.2 Sơ đồ thiết bị ủi thường

2.3.3 Phân loại theo bộ di chuyển

- Máy ủi bánh lốp: được dùng chủ yếu trong các trường hợp đặc biệt như:

di chuyển trong thành phố, làm việc ở những nơi có khối lượng công việc không tập trung, hay phải di chuyển, yêu cầu tốc độ di chuyển lớn, trên nền đất bền, chắc v.v…

- Máy ủi bánh xích: đây là loại máy được sử dụng rộng rãi trong các công trình giao thông khi thi công trong điều kiện nền đất yếu Bộ di chuyển bánh xích làm cho máy ủi có thể di chuyển dễ dàng trên nền đất ướt, đất cát,… nó làm giảm

áp suất phân bố lên nền, thích hợp với các loại nền không bằng phẳng Bộ di chuyển bánh xích này còn cho lực bám lớn và khả năng vượt dốc tốt Do đó, nó được sử dụng phổ biến hơn loại bánh lốp

2.3.4 Phân loại dựa vào phương pháp điều khiển thiết bị ủi

Máy ủi điều khiển bằng thủy lực

Máy ủi điều khiển bằng cáp

Trong hai loại trên thì máy ủi điều khiển bằng thủy lực đang được sử dụng rộng rãi vì nó có những ưu điểm sau:

Điều khiển nhẹ nhàng êm dịu và chắc chắn, kết cấu gọn gàng, chăm sóc

và bảo quản đơn giản

Lưỡi ủi ấn sâu vào đất trong khi đào, một phần trọng lượng thiết bị ủi, phần còn lại chủ yếu dựa vào áp lực dầu Do đó trọng lượng của thiết bị ủi giảm

đi từ 5 ÷ 10% so với thiết bị ủi của máy điều khiển bằng cáp có cùng công suất Đồng thời máy ủi điều khiển bằng thủy lực có thể đào được đất rắn hơn máy ủi điều khiển bằng cáp

Ngoài ra còn có máy ủi điều khiển từ xa bằng điện tử được sử dụng cho máy ủi khai thác khoáng sản dưới đại dương Tuy nhiên loại máy ủi này có cấu tạo hết sức phức tạp, công nghệ chế tạo hiện đại, giá thành cao nên chưa được sử dụng phổ biến

2.4 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SAN ỦI

Bộ phận công tác của máy san ủi là thiết bị san ủi, thiết bị san ủi bao gồm các bộ phận chính sau:

- Lưỡi ben;

- Cần chịu lực chính của lưỡi ben;

- Giá cân bằng của lưỡi ben;

- Hệ thống nâng hạ lưỡi ben

Vì luận văn chỉ nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các thông số kết cấu

và sử dụng đến động lực học liên hợp máy, vì vậy hệ thống nâng hạ thủy lực, cũng như các thông số kết cấu của cần ben và khung chịu lực chúng tôi không đề cập ở nội dung luận văn này, mà chỉ xét đến ảnh hưởng của các thông số kết cấu lưỡi ben cũng như chế độ sử dụng đến động lực học liên hợp máy kéo với thiết bị san ủi

2.4.1 Kết cấu lưỡi ủi

Kết cấu lưỡi ủi cụ thể là dạng hình học của nó ảnh hưởng lớn đến việc tiêu tốn năng lượng trong quá trình ủi đất, người ta thấy rằng với một dạng kết cấu hợp lý, trong quá trình ủi đất chuyển động tuần hoàn sát lưỡi ủi theo một đường cong quy luật tạo thành khối lăn trước lưỡi ủi:

Hình 2.3 Dạng kết cấu lưỡi ủi hợp lý Dạng kết cấu không hợp lí đường tuần hoàn phân tán và có khi dẫn đến tình trạng đất đào đổ cả về phía sau lưỡi ủi

Hình 2.4 Dạng kết cấu lưỡi ủi không hợp lý Dạng kết cấu không hợp lí này sẽ dẫn đến tình trạng tăng cao năng lượng

2.4 TỔNG QUAN

VỀ THIẾT BỊ SAN ỦI

tiêu tốn khi làm việc do tạo thành nhiều đường ma sát trong khối lăn Ta hãy lưu

ý với loại đất này, dạng kết cấu này là hợp lí với loại đất này, nhưng chuyển sang với loại đất khác thì lại trở thành không hợp lí Điều đó giải thích bởi sự khác nhau trong tính chất cơ lý của các loại đất Do đó, việc xác định một dạng kết cấu hình học của lưỡi ủi mang tính chất “ tổng hợp” trong thực tiễn thi công là rất cần thiết Trong thời gian gần đây, một lưỡi ủi như thế đã hình thành với các thông số hình học nói chung là thống nhất

2.4.2 Thông số cơ bản của lưỡi ủi

Hình 2.5 Dạng hình học của lưỡi ủi

H Chiều cao lưỡi ủi; B Bề rộng lưỡi ủi; R Bán kính cong lưỡi ủi; H1 chiều cao tấm chắn; δ- Góc cắt đất

Chiều cao lưỡi ủi theo ([7]:

Chiều cao lưỡi ủi và chiều dài lưỡi ủi là hai kích thước quan trọng để xác định thể tích của khối đất vận chuyển từ đó xác định được công suất của máy

Chiều cao bàn ủi được xác định thông qua công suất của động cơ máy kéo

cơ sở theo, với máy kéo cơ sở là xích sắt chiều cao H được tính theo ([7]):

H=(0.811.19)(2013 N ) Trong đó:

N: Công suất động cơ của máy kéo;

Thay số vào ta có: H =456  670 (mm)

Chọn chiều cao lưỡi ủi là H = 460 (mm)

- Chiều rộng lưỡi ủi theo [7]:

Chiều rộng bàn ủi xác định thông qua chiều cao bàn ủi với quan hệ:

B = (2.6  3).H

Thay số vào ta có: B= 1196 ÷ 2010 (mm)

Chọn chiều rộng lưỡi ủi là B = 1380 (mm)

- Xác định góc cắt đất δ theo [7]:

Góc cắt đất δ có ảnh hưởng tới quá trình cắt đất, nếu chọn góc cắt đất hợp

lý thì sẽ làm giảm được lực cắt, góc cắt càng nhỏ thì lực cắt càng nhỏ.Vậy có lợi nhưng không thể nhỏ hơn giá trị giới hạn đã nêu:

δ =500÷ 550 chọn δ =500

- Xác định góc nhọn β (β =δ - α):

Góc nhọn của lưỡi ủi đặc trưng cho mức độ mài mòn của lưỡi cắt, nó đặc trưng cho sự thay đổi áp lực riêng của lưỡi lên đất Góc nhọn này càng nhỏ thì áp lực lưỡi lên nền nhỏ nhưng độ bền của lưỡi nhỏ Với mục đích tăng độ bền của lưỡi theo kinh nghiệm người ta thường lấy β ≥ 200: Chọn β = 220

- Xác định góc sau α theo [7]:

Góc sau α được xác định theo điều kiện làm việc của máy ủi, nó không được nhỏ hơn góc lên dốc hoặc xuống dốc của máy ủi, góc càng nhỏ thì lực ma sát giữa lưỡi ủi với đất càng lớn

Theo kinh nghiệm thì α = 300÷ 350

Đồng thời α =δ – β Vậy α =300

Hình 2.6 Mặt cắt của lưỡi ủi

Góc đổ của lưỡi ủi được chọn đảm bảo cho đất không tràn qua lưỡi ủi để

ra phía sau Khi góc đổ nhỏ thì đất nhanh tích lũy trong lưỡi và lát cắt mau cuộn lại, như thế sẽ làm tăng áp lực lên lưỡi ủi và sẽ dẫn đến tăng lực ma sát lên lưỡi

ủi Do đó theo kinh nghiệm người ta thường chọn góc đổ như sau: ψ = 600÷ 750

Chọn ψ = 700

- Xác định góc đặt lưỡi ε:

Góc đặt lưỡi ủi là góc tạo bởi phương của lưỡi cắt với phương ngang Theo kinh nghiệm người ta thường chọn góc đặt lưỡi ε: ε = 750

- Hình dạng của lưỡi ủi:

Hình dạng hợp lý của lưỡi ủi là có dạng hình thân khai, tuy nhiên như thế thì việc chế tạo nó gặp nhiều khó khăn, thông thường người ta thường làm nó có

độ cong nhất định với bán kính R theo ([7]):

R=  



cos

)sin(



Cos

aH

Trong đó :

a: phần thẳng của lưỡi ủi ở phía trên

Theo công thức kinh nghiệm có thể lấy: R=(0,8 ÷ 0,9).H

Chọn chiều dài phần thẳng a = 150 mm

+ Xác định chiều cao tấm chắn:

Chiều cao tấm chắn có tác dụng không cho đất tràn qua lưỡi ủi Tấm chắn thường đặt đứng hoặc nghiêng ra sau một chút Chiều cao tấm chắn phải đảm bảo điều kiện quan sát của người lái khi nâng lưỡi ủi Thông thường chiều cao này thường chọn trong khoảng từ (0.1÷ 0.25).H Tấm chắn có dạng hình thang

Chọn chiều cao tấm chắn là: H1= 50 mm

2.5 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN

Để sử dụng máy kéo xích cao su công suất 30 mã lực, thuộc dự án 11-04 DA, chúng tôi đã dự kiến thiết kế chế tạo thiết bị san ủi liên kết với máy kéo xích cao su, là máy kéo đã được chế tạo theo dự án sản xuất thử nghiệm nói trên

B2013-Việc lựa chọn, tính toán thông số kỹ thuật cho thiết bị san ủi phù hợp với máy kéo, cần phải dựa vào các thông số chính của máy kéo, cũng như chế độ và điều kiện làm việc của máy khi sử dụng

2.6 MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN

Máy kéo xích cao su hiện nay chưa được chế tạo trong nước, chúng ta chủ yếu nhập từ nước ngoài như Nhật, Trung Quốc v.v Hiện nay loại máy kéo này đang có nhu cầu rất lớn trong sản xuất nông, lâm, ngư nghiệp Máy kéo xích cao

su liên hợp với thiết bị san ủi dự kiến được chế tạo trên cơ sở từ kết quả của đề tài khoa học và công nghệ cấp Bộ mã số B2013-11-04OD Chính vì vậy, việc nghiên cứu động lực học của máy khi liên hợp với thiết bị san ủi là cơ sở khoa học cho việc tính toán, thiết kế và chế tạo bộ phận công tác liên kết với máy kéo xích này

2.6.1 Mục tiêu, nhiệm vụ của luận văn

Từ mô hình vật lý biểu diễn qua trình làm việc của máy san ủi, xây dựng

mô hình toán, khảo sát tính chất làm việc của liên hợp máy san ủi (Máy kéo xích cao su liên hợp với thiết bị san ủi) từ đó phân tích ảnh hưởng của một số thông số kết cấu và sử dụng đến tính chất làm việc của liên hợp máy

Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học cho việc hoàn thiện tính toán thiết

kế chế tạo thiết bị san ủi phục vụ sản xuất nông nghiệp

2.6.2 Phương pháp nghiên cứu của luận văn

Để thực hiện được mục tiêu đặt ra, cách tiếp cận để hoàn thành luận văn là dựa trên máy kéo cơ sở đã được chế tạo Từ đó xây dựng mô hình toán, khảo sát khả năng làm việc của liên hợp máy từ đó ứng dụng phần mềm Matlab- simulink, khảo sát ảnh hưởng của một số thông số kết cấu và sử dụng đến động lực học liên hợp máy

Để đạt được những mục tiêu đó trong luận văn đã thực hiện những nhiệm

vụ chính sau đây:

- Tìm hiểu tổng quan về thiết bị san ủi, như đặc tính kết cấu của lưỡi san

ủi, truyền động cho thiết bị san ủi, máy cơ sở và vấn đề nâng hạ thiết bị san ủi

- Quy trình làm việc của liên hợp san ủi, từ đó phân tích các chế độ làm việc của máy san ủi

- Xây dựng mô hình vật lý và mô hình toán động lực học liên hợp san ủi, trong trường hợp liên hợp san ủi chuyển động thẳng khi đi san ủi

- Ứng dụng Matlab-simulink khảo sát khả năng làm việc của liên hợp máy

- Thay đổi một số thông số kết cấu và sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến khả năng làm việc của liên hợp san ủi, đồng thời làm cơ sở để thiết kế

bộ phận công tác chính của thiết bị san ủi

PHẦN 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ SỬ DỤNG VÀ KẾT CẤU ĐẾN ĐỘNG LỰC

HỌC LIÊN HỢP MÁY SAN ỦI

3.1 MỤC ĐÍCH KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA LIÊN HỢP MÁY SAN ỦI

Từ mô hình vật lý biểu diễn quá trình làm việc của máy san ủi, xây dựng

mô hình toán, khảo sát tính chất làm việc của liên hợp máy san ủi (Máy kéo xích cao su liên hợp với thiết bị san ủi) từ đó phân tích ảnh hưởng của một số thông số kết cấu và sử dụng đến tính chất làm việc của liên hợp máy Từ đó làm cơ sở cho việc tình toán thiết kế thiết bị san ủi, hay những máy công tác khác liên hợp với máy kéo xích cao su

3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC 3.2.1 Căn cứ để lập mô hình động lực học

Khi thiết kế máy, đầu tiên cần phải phác thảo được kết cấu tổng thể và các thông số kỹ thuật đặc trưng của máy

Trên cơ sở làm việc của liên hợp máy, chúng ta xây dựng mô hình tính toán bằng các phần tử quy kết bao gồm:

- Các khối lượng quy kết;

- Các phần tử đàn hồi;

- Các phần tử dập tắt dao động (giảm chấn);

- Các ngoại lực tác dụng lên máy

Việc mô phỏng và đưa được mô hình tính toán càng gần với mô hình thực thì mức độ tính toán càng chính xác Tất nhiên khi đó quá trình tính toán càng phức tạp Tuy nhiên trong thực tế không phải bao giờ cũng có thể thiết lập được

mô hình phản ánh đầy đủ, chính xác điều kiện làm việc của máy Hơn nữa, trong nhiều trường hợp, độ chính xác không đòi hỏi quá khắt khe, do đó việc chọn mô hình tính toán phụ thuộc rất nhiều vào yêu cầu bài toán đặt ra

Mô hình được chọn một mặt phải đơn giản nhất có thể được, mặt khác phải có đủ độ chính xác yêu cầu

Sau khi chọn mô hình nghiên cứu, việc lập phương trình chuyển động để

mô tả chuyển động của nó là không thể thiếu được

Phương trình hoặc hệ phương trình được lập là các phương trình hoặc hệ phương trình vi phân

Mô hình tính toán có thể là mô hình dao động tuyến tính nếu phương trình

mô tả chuyển động của nó là phương trình vi phân tuyến tính và là mô hình dao động phi tuyến nếu phương trình chuyển động là phương trình vi phân phi tuyến

Các mô hình tính toán của máy ủi phần lớn là các mô hình nhiều bậc tự do

và dao động phi tuyến Vì vậy, để đơn giản trong tính toán, chúng ta cần phải đưa

ra một số giả thiết để xây dựng mô hình (điều kiện biên) trở thành hệ nhiều bậc

tự do dao động tuyến tính

Thường với mỗi một loại máy, có một hoặc một số mô hình đã được nghiên cứu, vì vậy khi chọn mô hình mới, bên cạnh việc phân tích mô hình sẵn

có, cần phải làm sáng tỏ một số câu hỏi chủ yếu sau:

+ Có thể sử dụng mô hình tuyến tính hay buộc phải dùng mô hình phi tuyến? Yếu tố nào dẫn tới hệ phi tuyến?

+ Số bậc tự do cần bao nhiêu để đủ có thể chấp nhận được?

+ Có những chỉ dẫn nào tỏ ra đủ chính xác để xác định các thông số của hệ? + Có thể kiểm tra được kết quả tính toán hay không?

Việc xác định chính xác các thông số của hệ ảnh hưởng rất lớn đến sự sai khác giữa kết quả tính toán và kết quả thực tế

Khó khăn nhất khi xác định các thông số của hệ là xác định thông số giảm chấn (hệ số dập tắt dao động K), vì vậy trong mô hình không nên sử dụng quá nhiều giảm chấn

3.2.2 Các bước xây dựng mô hình tính toán động lực học

1- Từ tài liệu kỹ thuật hoặc máy cụ thể đưa về giản đồ tính toán

2- Đưa ra các điều kiện biên (giả thiết đơn giản hoá) để xây dựng mô hình 3- Tính toán các phần tử quy kết: Khối lượng, độ cứng, hệ số dập tắt dao động, và xác định các toạ độ suy rộng

4- Đặt mô hình tính toán vào hệ toạ độ suy rộng

5- Tính các điều kiện biên của hệ (thường xét khi máy ở trạng thái tĩnh)

3.2.3 Các phương pháp viết phương trình chuyển động

Có nhiều phương pháp để thiết lập phương trình chuyển động miêu tả hệ khảo sát như phương pháp lực, phương pháp biến dạng, phương pháp Dalambert, dùng phương trình Lagrange loại II v.v…nhưng đối với máy ủi thường sử dụng hai phương pháp:

- Phương pháp Dalambert dùng cho hệ đơn giản (ít bậc tự do)

- Phương pháp Lagrange dùng cho hệ phức tạp

3.3 ĐỘNG LỰC HỌC MÁY ĐÀO - VẬN CHUYỂN ĐẤT

Máy làm đất làm việc với đối tượng đất luôn luôn thay đổi, lực cản tác dụng lên bộ công tác cũng thay đổi liên tục theo thời gian do đất không đồng nhất, bề mặt thi công nhấp nhô, kết cấu và trạng thái kỹ thuật của máy không ổn định v.v Do tất cả các nguyên nhân đã nêu trên, các trở lực và lực kéo, lực tác dụng giữa bộ công tác và đất, giữa bộ máy di chuyển và đất thay đổi khác nhau đối với các loại máy làm đất khác nhau

Đối với máy đào - vận chuyển đất, nếu gọi x là quãng đường di chuyển theo phương ngang, A là hệ số đặc trưng cho sự thay đổi của lực cản từ đất (cường độ biến đổi trở lực cản) tác dụng lên bộ công tác thì:

1

x1 x0 0

x

| k

Trong đó: FK – Lực cản từ đất tác dụng lên bộ công tác

Mô hình động lực học của máy ủi có thể biểu diễn như sau:

Hình 3.1 Mô hình động lực học của máy ủi Trong đó:

Ji: Các mô men quán tính của các chi tiết và cụm máy

Si: Các độ cứng quy dẫn

Các giả thiết:

- Chúng ta quy dẫn mô men quán tính của các chi tiết máy quay về khâu dẫn

- Bỏ qua biến dạng đàn hồi của nền và chuyển dịch theo phương thẳng đứng gây ra

- Sm là độ cứng của bộ công tác bao gồm cả phần độ cứng khi chịu biến dạng do tải trọng theo phương ngang

Phương trình chuyển động như sau:

r

f l 2

I

m x T(x) F F r

F1 – Lực cản do biến dạng của nền

r – Bán kính quy dẫn

m – Khối lượng của máy

+ Nếu coi máy như hệ 1 khối lượng, phương trình chuyển động có thể viết dưới dạng sau:

F   F m x 0   (2-3) Với: Fh – Lực chủ động

Fe – Các lực cản

mr – Khối lượng quy dẫn của máy

+ Nếu coi lực bám là lực tới hạn của lực kéo để đảm bảo máy làm việc không

bị trượt thì phương trình chuyển động ở trên có thể viết dưới dạng khác:

e

T  F m.x 0   (2-14) (2-4) Với: Tφ – Lực bám của máy

3.3.1 Khảo sát sơ đồ máy san ủi như một hệ khối lượng quy kết có độ bám tốt

Nếu trị số tuyệt đối của độ cứng kết cấu máy lớn hơn hệ số đặc trưng cho

sự thay đổi lực cản, tức là |Sm | > |A| thì chúng ta có thể coi máy san ủi như một khối lượng mr chuyển động

Sơ đồ khảo sát như sau:

Phương trình chuyển động khi máy gặp vật cản, độ bám tốt như sau:

v – Vận tốc máy; v0 – Vận tốc ban đầu

Tổng lực cản Fe xác đinh như sau:

Fe = Ff + Ax = Ff + Fk(x) (2-6) Trong trường hợp tổng quát khi máy di chuyển trên nền có độ dốc thì:

Ff  f.G.cos   G.sin  (2-7)Với: G – Trọng lượng máy; α - Độ dốc của nền; f – Hệ số cản di chuyển Lực động lớn nhất khi:

f

F  f G.cos   G.sin Khi: f G.cosα = G.sinα thì: Ff = 0

Từ đồ thị đường đặc tính cơ của

động cơ, chúng ta có công thức tính lực

kéo Fh tại một thời điểm bất kỳ khi máy

đang làm việc với vận tốc ổn định v

Thay công thức (2-6), (2-7) vào biểu thức (2-5) và biến đổi chúng ta có:

2 n

(v v) F A.x m 0 (v v )     dt 

3.4 QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA MÁY ỦI

Máy ủi là loại máy điển hình của loại máy đào và vận chuyển đất đang được sử dụng rộng rãi Cự ly đào, vận chuyển đất thích hợp là nhỏ hơn 100 mét

Máy ủi là loại máy làm việc theo chu kỳ, một chu kỳ làm việc của nó gồm các giai đoạn sau :

- Cắt đất và tích lũy đất trước bàn ủi;

- Chuyển đất về phía trước và đổ đất;

- Chạy không tải về vị trí cũ và tiếp tục chu kỳ mới

Để nâng cao năng suất máy ủi, cần phải sử dụng hợp lý chế độ lực kéo trong từng giai đoạn để rút ngắn thời gian trong chu kỳ làm việc của máy, trong

đó giai đoạn cắt đất và tích lũy đất trước bàn ủi là quan trọng nhất

Quá trình cắt đất và tích lũy đất của máy ủi được tiến hành theo 3 cách:

- Cắt đất và tích đất có chiều dày phoi không đổi trên suốt quãng đường đào đất L1 (sơ đồ hình a)

Tuy nhiên cách này không hợp lý do không sử dụng triệt để chế độ lực kéo của máy ủi, quãng đường đào đất lớn dẫn tới thời gian trong chu kỳ làm việc dài, giảm năng suất của máy Cách này ít được sử dụng, nó chỉ được sử dụng khi máy ủi làm việc xuống dốc với độ dốc lớn, khi đó lực cản dốc sẽ giảm dần đi do

nó biến thành lực đẩy

Hình 3.4 Các sơ đồ đào đất của máy ủi

- Cắt đất theo sơ đồ b: chỉ sử dụng khi thi công gặp đất rắn có lực cản cắt riêng lớn

- Sơ đồ c: đây là sơ đồ hợp lý nhất Theo sơ đồ này thì quá trình đào đất

và tích đất gồm hai giai đoạn:

Ấn sâu dao cắt vào đất để đạt được độ sâu lớn nhất C3

Nâng dần bàn ủi lên để đạt chiều sâu cắt nhỏ nhất hmin, vết cắt có dạng hình thang

Sơ đồ này có chế độ sử dụng lực kéo hợp lý nhất, rút ngắn chu kỳ làm việc, rút ngắn chiều dài quãng đường cắt đất, cho năng suất cao Hầu hết các máy

ủi đều tiến hành theo chế độ này và áp dụng với mọi loại địa hình

Sau khi kết thúc giai đoạn đào đất, trước bàn ủi đã tích đầy đất, máy ủi chuyển sang giai đoạn chuyển đất về phía trước tới nơi đổ đất

Trong khi di chuyển đất sẽ bị rơi vãi sang hai phía của bàn ủi Để bù lại lượng đất đã bị rơi vãi này, người ta cho bàn ủi cắt đất với chiều sâu hmin Chiều sâu này sẽ bù lại lượng đất đã bị rơi vãi và không thay đổi

Giai đoạn đổ đất có thể đổ theo hai phương pháp:

San rải thành lớp nếu nơi máy thi công cần lấy đất để san lấp

Rải đất theo đường chéo nhau khi máy san lấp rãnh với bờ thoải Theo cách này thì máy vừa san rải đất vừa có tác dụng đầm chặt đất

San lấp theo phương pháp lấn dần: Khi máy san lấp hồ ao với chiều sâu lớn, bờ dốc đứng Phương pháp này làm giảm độ dốc thi công cho máy ủi, do đó làm giảm lực cản di chuyển khi máy chạy lùi không tải sau khi đã đổ đất xong, tuy nhiên phương pháp này không cho độ chặt của đất cao

Khi nơi máy đang thi công không cần lấy đất để san lấp thì máy sẽ tiến hành đổ theo phương pháp: nâng dần bàn ủi lên để vun đất thành đống cao hơn mặt bằng thi công, tạo điều kiện thuận lợi cho máy đào một gầu hoặc máy bốc xúc xúc đất đổ lên ô tô

3.5 XÁC ĐỊNH LỰC CẢN TÁC DỤNG LÊN MÁY ỦI

Trong khi đào và chuyển đất, máy ủi muốn di chuyển được thì phải thoả mãn điều kiện sau:

W  Pk  Pb

+W :Tổng các lực cản tác dụng lên máy ủi

+ Pk : Lực kéo tiếp tuyến của máy kéo

+ Pb : Lực bám giữa cơ cấu di chuyển và mặt đường

- Trong quá trình đào và vận chuyển đất máy ủi gặp các lực cản sau:

+ Lực cản cắt đất

+ Lực cản di chuyển khối đất lăn trước bàn ủi

+ Lực cản di chuyển khối đất cuộn lên phía trước bàn ủi

+ Lực cản di chuyển máy ủi

+Lực cản ma sát giữa dao cắt và đất

- Trong khi đào và chuyển đất, máy ủi muốn di chuyển được thì phải thoả mãn điều kiện sau:

W  Pk  Pb

+W :Tổng các lực cản tác dụng lên máy ủi

+ Pk : Lực kéo tiếp tuyến của máy kéo

+ Pb : Lực bám giữa cơ cấu di chuyển và mặt đường

3.5.1 Xác định lực cản cắt đất W1

- Lực tác dụng lên dao cắt:

R 2 1

R P

+ R2 : Lực theo phương thẳng đứng tính theo công thức:

h 1.

1 

+ V (m3): Thể tích khối đất lăn trước bàn ủi

V - phụ thuộc vào tính chất của đất và các thông số hình học của bàn ủi, xác định theo công thức :

t

k

BHV2

+ H= Chiều cao của bàn ủi

+ Kt : Hệ số phụ thuộc vào tính chất của đất và tỷ số

0.8 1.2

0.85 1.25

0.9 1.3

0.95 1.5 +=450

: Góc chảy tự nhiên của đất ở trạng thái tơi

Thay vào công thức tính lực cẳn cắt ta có:

- Lực cản này được tính theo công thức :

W2 =V..2 = Gd.2

+ =450: Góc chảy tự nhiên của đất ở trạng thái tơi

- Thay số liệu vào tính ta có :

- Khi máy ủi thực hiện quá trình đào và tích đất, phía trước bàn ủi đất được cuộn lên trên để tạo thành khối đất lăn có thể tích V và trọng lượng là Gđ

Khối đất này sẽ nén vào bề mặt làm việc của bàn ủi áp lực N Dưới tác dụng của

N, tại bề mặt tiếp xúc giữa khối đất lăn và lòng bàn ủi xuất hiện lực ma sát Fms , chống lại chuyển động của đất khi nó cuộn lên phía trên bàn ủi:

N=G®cos 

v G®*  *cos 

+ 1=0.5: Hệ số ma sát giữa thép và đất

3.5.4 Xác định lực cản di chuyển máy ủi W4

- Lực cản di chuyển của đất được xác định theo công thức:

W4=Gm.(f.cos sin) (N) + Gm=1,25 (T): Trọng lượng máy ủi

+ f=0.11: Hệ số cản lăn với máy ủi bánh xích

+ =5.70: Góc nghiêng của nơi máy làm việc so với phương ngang

Khi 10o cố thể xem cos=1; sintg=i Tương ứng mỗi trương hợp có:

W4=Gm.(f.cos sin) (N) (2-11)

3.5.5 Xác định lực cản ma sát giữa dao cắt của bàn ủi và đất W5

- Lực cản này phụ thuộc vào thành phần thẳng đứng của lực cản cắt R2 và trọng lượng của thiết bị ủi, xác định theo công thức sau:

3.6.1 Sơ đồ lực tác dụng lên bộ công tác máy ủi

Hình 3.5 Sơ đồ lực tác dụng lên bộ phận công tác máy ủi

Trong sơ đồ trên, các lực tác dụng lên bộ công tác và máy ủi gồm: