Thuyết minh đồ án Thiết kế máy đào gầu nghịch dẫn động thủy lực_Liên hệ namnucesgmail.com để lấy bản vẽ

Người kỹ sư được trang bị các kiến thức về kỹ thuật xây dựng, về kinh tế xây dựng, về chế tạo máy có thể quản lý và tổ chức sử dụng máy hiệu quả nhất, có thể làm các công tác về nghiên c

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

SỐ LIỆU VÀ NỘI DUNG TÍNH TOÁN 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CHUNG 1

1Công dụng, phân loại 1

1.1 Công dụng của máy làm đất 1

1.2 Phân loại máy làm đất 2

2 Sơ đồ và nguyên lý làm việc máy đào gầu nghịch 3

3 Giới thiệu máy cơ sở 5

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CHUNG 6

2.1 Xác định, lựa chọn thông số cơ bản của máy 6

2.1.1 Chọn sơ bộ các thông số hình học 7

2.1.2 Chọn sơ bộ thông số trọng lượng các cụm cơ bản 8

2.1.3 Gầu 9

2.1.4 Tay cần 9

2.1.5 Cần 10

2.2 Tính toán các lực tác dụng lên các cơ cấu của thiết bị làm việc 10

2.2.1 Tính lực cản cắt đất P 01 và P 02 10

2.3 Xác định lực tác dụng lên các cơ cấu 11

2.3.1 Tính lực tác dụng lên xylanh co duỗi tay cần 11

2.3.2 Tính lực tác dụng lên xilanh nâng hạ cần 13

2.3.3 Tính lực tác dụng lên xilanh quay gầu 13

2.3.4 Lực tác dụng lên cơ cấu quay 14

2.3.5 Tính các lực cản di chuyển 15

2.4 Tính chọn hoặc kiểm tra công suất động cơ 19

2.4.1 Công suất cơ cấu co duỗi tay cần 19

2.4.2 Công suất cơ cấu nâng hạ cần 20

1

2.4.3 Công suất cơ cấu quay gầu 20

2.4.4 Công suất quay máy 20

2.4.5 Công suất cơ cấu di chuyển máy 21

2.5 Tính cân bằng bàn quay và đối trọng 21

2.5.1 Trường hợp 1: 21

2.5.2 Trường hợp thứ 2 22

2.6 Tính toán ổn định máy đào một gầu 24

2.6.1 Khi máy làm việc 24

2.6.2 Khi máy di chuyển 27

2.7 Tính toán năng suất máy 30

2.7.1 Năng suất lý thuyết 30

2.7.2 Năng suất kỹ thuật 31

2.7.3 Năng suất thực tế 31

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN RIÊNG 31

3.1 Tính toán gầu 31

3.1.1 Điều kiện tính toán 31

3.1.2.Xác định các lực tác dụng lên gầu và sơ đồ kết cấu 32

3.1.3 Chọn công nghệ chế tạo gầu 33

3.1.4 Tính bền răng gầu 36

3.1.5 Chốt giữa gầu và đòn gánh 38

3.1.6 Chốt giữa gầu và tay cần 39

KẾT LUẬN 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

LỜI NÓI ĐẦU

Cuộc cách mạng công nghiệp từ thế kỷ XVI có thể được coi là mốc khởi đầu cho sự

ra đời của ngành chế tạo máy Cho đến nay chế tạo máy đã trở thành một ngành khoa học chủ đạo, có những bước tiến vượt bậc và ngày càng phát triển nhanh chóng Trong mọi lĩnh vực con người đều có thể chế tạo ra máy móc và thiết bị để thay thế hoặc giảm bớt thời gian và công sức lao động Số lượng, chủng loại máy móc công cụ rất đa dạng, phong phú và ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn nữa Theo đó tất yếu cần phải có những người có khả năng quản lý và sử dụng máy có hiệu quả, những người này cần có kiến thức về cả kỹ thuật công tác và về chế tạo máy, đó là những cán bộ cơ giới.

Tại trường Đại học Xây dựng, ngành Máy Xây dựng mới được mở từ năm 1960 nhưng hứa hẹn nhiều tiềm năng Người kỹ sư được trang bị các kiến thức về kỹ thuật xây dựng, về kinh tế xây dựng, về chế tạo máy có thể quản lý và tổ chức sử dụng máy hiệu quả nhất, có thể làm các công tác về nghiên cứu, về hướng dẫn cơ giới hoá, đáp ứng được nhu cầu phát triển hiện nay.

Là sinh viên của ngành Máy Xây dựng của trường Đại học Xây dựng, đến nay em

đã hoàn thành nhiệm vụ là thiết kế đồ án máy đào gầu nghịch thủy lực bánh xích Trong

đồ án em đã trình bày những hiểu biết về lựa chọn các thông số của máy đào gầu nghịch thủy lực bánh xích Đồng thời qua đồ án em còn đưa ra tính toán thiết kế thiết bị công tác phù hợp với điều kiện cụ thể.

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót.Rất mong thầy(cô) và cùng các bạn đóng góp ý kiến để đồ án được hoàn chỉnh.

Em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo TS.Lưu Đức Thạch tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án Em xin cảm ơn các thày cô đã giúp đỡ em!

Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2017 Sinh viên thực hiện

Nam Nguyễn Hữu Nam

3

SỐ LIỆU VÀ NỘI DUNG TÍNH TOÁN

- SỐ LIỆU THIẾT KẾ:

I.Đầu đề thiết kế : Thiết kế máy đào gầu nghịch

II.Các số liệu ban đầu:

c.Xác định các lực tác dụng lên cơ cấu

d.Tính chọn hoặc kiểm tra công suất động cơ

e.Tính năng suất máy thiết kế

f Tính cân bằng bàn quay,đối trọng và ổn định máy

a Tính lực tác dụng lên gầu

b Tính bền và thiết kế gầu

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN CHUNG VỀ MÁY THIẾT KẾ

1 Công dụng và phân loại máy đào một gầu

1.1 Công dụng của máy làm đất

Máy đào một gầu chủ yếu dùng để đào và khai thác đất, cát phục vụ công việc xây dựng

cơ sở hạ tầng trong các lĩnh vực: Xây dựng dân dụng và công nghiệp, khai thác mỏ, xây dựng thủy lợi, xây dựng cầu đường…Cụ thể, nó có thể phục vụ các công việc sau:

- Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp: Đào hố móng, đào rãnh thoát nước, đào rãnh dùng để lắp đặt đường ống cấp thoát nước, đường điện ngầm, điện thoại, bốc xúc vật liệu

ở các bãi, kho chứa vật liệu Ngoài ra có lúc làm việc thay cần trục khi lắp các ống thoát nước hoặc thay các búa đóng cọc để thi công móng cọc, phục vụ thi công cọc nhồi…

- Trong xây dựng thủy lợi: Đào kênh, mương; nạo vét sông ngòi, bến cảng, ao, hồ, khai thác đất để đắp đập, đắp đê…

- Trong xây dựng cầu đường: Đào móng, khai thác đất, cát để đắp đường; nạo, bạt sườn đồi để tạo ta luy khi thi công đường sát sườn núi…

- Trong khai thác mỏ: Bóc lớp đất tẩm thực vật phía trên bề mặt đất; khai thác mỏ lộ thiên(than, đất sét, cao lanh, đá sau nổ mìn…)

- Trong các lĩnh vực khác: Nhào trộn vật liệu trong các nhà máy hóa chất (phân lân, cao su…).Khai thác đất cho các nhà máy gạch, sứ,…Tiếp liệu cho các trạm trộn bê tông,bê tông asfalt…Bốc xếp vật liệu trong các ga tàu, bến cảng Khai thác sỏi, cát ở lòng sông

- Ngoài ra, máy cơ sở của máy xúc một gầu có thể lắp các thiết bị thi công khác ngoài thiết bị gầu xúc như: cầu trục, búa đóng cọc,thiết bị ấn bấc thấm…

1.2 Phân loại máy làm đất

- Phân loại theo thiết bị làm việc

+ Máy đào gầu thuận (gầu ngửa)

+ Máy đào gầu nghịch (gầu sấp)

+ Máy đào gầu dây (gầu quăng )

5

+ Máy đào gầu ngoạm.

+ Máy đào gầu bào

+ Máy xúc lật

- Theo hệ thống di chuyển:

+ Máy đào một gầu di chuyển bằng xích

+ Máy đào một gầu di chuyển bằng bánh lốp

+ Máy đào di một gầu chuyển bánh sắt chạy trên ray

+ Máy đào di một gầu chuyển bằng phao

+ Máy đào di một gầu chuyển tự bước

- Theo dung tích gầu:

+ Loại nhỏ: q <1m3 : PC01( 0,008 m3 )

+ Loại trung bình : q < 1,0…2,0 m3

+ Loại lớn : q > 2 m3 :PC8000-6 (42 m3 )

- Theo hệ thống dẫn động thiết bị làm việc:

+ Máy đào một gầu dẫn động cơ khí

+ Máy đào một gầu dẫn động thủy lực

- Theo động cơ trang bị trên máy:

+ Máy đào một gầu trang bị một động cơ (dẫn động chung )

+ Máy đào một gầu trang bị nhiều động cơ (dẫn động riêng ) + Máy đào một gầu trang bị tổ hợp: động cơ diesel, động cơ điện…

- Theo công dụng:

+ Máy đào một gầu thông dụng

+ Máy đào một gầu chuyên dùng

2.Cấu tạo chung và ngyên lý làm việc của máy đào một gầu.

Máy cần thiết kế là máy đào gầu nghịch, dẫn động thủy lực Kết cấu của máy xúcgầu nghịch dẫn động thủy lực gồm 2 phần chính là phần máy cơ sở và phần thiết bị côngtác:

12

I II

III

10

13

Hình 1.1:Sơ đồ nguyên lý làm việc

1.Cơ cấu di chuyển ; 2.Cơ cấu quay ; 3.Bàn quay ; 4.Xilanh nâng hạ cần ; 5.Gầu ;6.Xilanh đóng mở gầu ; 7.Tay cần ; 8.Xilanh co duỗi tay cần ; 9.Cần ; 10.Cabin ; 11.Động

cơ ; 12.Đối trọng ;13 Đòn gánh

- Đặc điểm làm việc:

+ Máy làm việc ở nơi thấp hơn hoặc cao hơn mặt bằng đứng của máy

+ Làm việc ở nền đất cấp IV

+ Đất xả qua miệng gầu

+ Máy làm việc trên từng chỗ đứng

+ Máy làm việc theo chu kì

- Nguyên lý làm việc : Trong 1 chu kỳ làm việc của máy

7

Đưa máy tới vị trí làm việc nhờ động cơ (11) ,đồng thời di chuyển ,cơ cấu quay(2) và cụm cơ cấu di chuyển(1).Hạ gầu xuống vị trí làm việc(I) nhờ điều khiển xi lanh số (4) để điều chỉnh cần (9)và đồng thời điều khiển xi lanh để điều chỉnh tay cần (7) tới vị trí đào đất Khi tới tầm đào điều khiển xi lanh số (6) để điều chỉnh gầu (5) để thực hiện cắt đất ở từng vị trí khác nhau , chiều dày cắt đất phụ thuộc vào điều khiển các xi lanh hoặc sự di chuyển của máy cơ sở , khi đất đã tích đầy gầu ta thực hiện điều chỉnh các xi lanh để nâng gầu tới vị trí xả đất ( đất có thể xả thành đống hoặc vào thiết bị vận chuyển ) , tiếp theo quay máy về vị trí làm việc khi quay máy thực hiện điều chỉnh xi lanh để tiết kiệm 1 chu kỳ làm việc

3 Giới thiệu máy cơ sở.

Với nhiệm vụ thiết kế là máy đào gầu nghịch dẫn động thủy lực có dung tích gầu q=0,9 m3, chọn máy cơ sở là loại máy PC300 - 8 của hãng Komatsu – Nhật Bản có thể làm việc trên nền đất cấp IV Máy cơ sở là loại máy PC300 - 8 của hãng Komatsu Nhật Bản

có cơ cấu di chuyển bánh xích, công suất động cơ là 184kW (246HP) Có các thông số hình học sau:

BẢNG 1: Kích thước máy cơ sở (Đơn vị: mm)

L Độ rộng đường chạy của xích 3190

Công suất động cơ: 184kW (246 HP )

- A : Thông số các kích thước (m)

- G : Thông số về khối lượng ( tấn)

- N : Thông số về công suất (mã lực)

- q : Thông số về dung tích gầu (m3)

- t : Thông số về thời gian chu kỳ làm việc của máy (s)

- v : Thông số về vận tốc (m/s)

9

- A - Thông số các kích thước (m)

- q- Thông số về dung tích hình học của gầu (m3)

- k q- Hệ số tỷ lệ , tra theo bảng 2.1- [1]trang 19

2.1.2 Chọn sơ bộ thông số trọng lượng các cụm cơ bản.

Tổng trọng lượng của máy (gồm máy cơ sở và các bộ phận công tác: cần dài 6470 mm, tay cần dài 3185mm, gầu có dung tích 1,4m3, dầu bôi trơn, nước làm mát, thùng đầy nhiên liệu, thợ vận hành và các thiết bị tiêu chuẩn,loại xích 600 mm) là G=311000 (N) =

311 (kN)

-Lấy sơ bộ khối lượng máy cơ sở Gcs=0,8Gm

Từ công thức 2.1 ta có Gm2=Gm1.q q2

1 =311.0,91,4 =200(kN)Vậy Gcs=0,8Gm=0,8.200=160(kN)

BẢNG 2.2:Chọn sơ bộ phân bố trọng lượng.

Tên các bộ phận chính Tỷ lệ (%) Trọng lượng (kN) Chọn sơ bộ

nghịch:

Dựa vào phương pháp nội suy, ta chọn sơ bộ kích thước tay cần như sau:

- Chiều cao tay cần: Htc= 3

Dựa vào phương pháp nội suy, ta chọn sơ bộ kích thước cần như sau:

- Chiều dài cần: Lc = 3

2.2 Tính toán các lực tác dụng lên các cơ cấu của thiết bị làm việc.

k1 là hệ số cản đào riêng, với đất cấp IV, k1 = 22 - 36 N/cm2,

Chọn k1 = 25 N/cm2 =250 KN/m2 (bảng 1-9 tr13 –HD ĐA môn học máy làm đất)

b = br.n

+ n: là số răng gầu, Chọn theo máy cơ sở n = 5

+ br : là chiều rộng răng gầu, theo tính toán có br = 90 mm

→ b = br.n = 90.5 =450 (mm) =0,45 (m)

hmax : là chiều dày phoi cắt lớn nhất, được tính theo công thức: h max= q

B g H d k t Trong đó:

+ q : là dung tích gầu, theo yêu cầu thiết kế q = 0,9 m3

+ Bg : là chiều rộng của gầu, Bg = 1156 mm (chọn sơ bộ ở trên)

+ kt : là hệ số tơi của đất,với đất cấp IV, kt = 1,33-1,37;

Chọn kt= 1,35(bảng 1-4.tr12 –hướng dẫn ĐA môn học máy làm đất)

+ Hd : là chiều sâu đào lớn nhất , Hd = 6,4 m → hmax = 1,156.6,4 1,350,9 = 0,09 (m)

Vậy lực cản đào tiếp tuyến:

=> P01 = hmax.b.k1 =0,09.0,45.250 = 10,2 (KN)

2.2.1.2 Tính lực cản pháp tuyến P 02

Trong đó:

+ P01: lực cản đào tiếp tuyến

+Ψ:hệ số phụ thuộc vào cấp đất và tình trạng dao cắt.Chọn Ψ =¿0,4.(trang 24

HĐAMLAĐ)

Vậy lực cản đào đất theo phương pháp tuyến:

P02 =Ψ.P01 =0,4.10,2 = 4,08(KN)

13

2.3 Xác định lực tác dụng lên các cơ cấu.

2.3.1 Tính lực tác dụng lên xylanh co duỗi tay cần

Lực tác dụng lên tay cần lớn nhất ở cuối quá trình đào, tại thời điểm phoi cắt có chiều dày

lớn nhất, cánh tay đòn r4 là nhỏ nhất đỉnh răng gầu cùng cao độ với khớp O2

2620 3850 5115

h max

500

Hình 2.1:Sơ đồ lực tác dụng lên máy đào gầu nghịch dẫn động thuỷ lực

Viết phương trình cân bằng momen đối với khớp O2 của hệ gầu - tay cần:

∑ M02 = 0 ta có: G tc r1+G g +d r2+P01 r3−P tc r4=0 (2.5)Suy ra: Ptc=G tc .r1+G g+d r r2+P01.r3

Thay vào ta được :P tc=7,35.0,482+19,74.3,022+10,2.4,262

2.3.2 Tính lực tác dụng lên xilanh nâng hạ cần

Lực tác dụng lên xylanh nâng cần được tính trong trường hợp gầu đã đầy đất sau khikết thúc quá trình đào Nghĩa là P01, P02 đều bằng không Viết phương trình cân bằng momen đối với khớp O1 của hệ thiết bị làm việc (cần-tay cần-gầu) ta có:

∑M01 = 0 hay G g +d r5+G c r6+G tc r7−P c r8=¿0 (2.6)Trong đó:

2.3.3 Tính lực tác dụng lên xilanh quay gầu.

Lực tác dụng lên xilanh quay gầu được xác định trong trường hợp gầu xúc đất bằng cách chỉ quay gầu quanh khớp O3 Lực quay gầu lớn nhất ở cuối quá trình đào, đỉnh răng gầu ở cùng độ cao với khớp O3 Viết phương trình cân bằng momen đối với điểm O3 ta có:

∑ MO3 = 0 hay G g +d r '2+P '01 r '3−P qg r '

Trong đó:

+ H’d = 1422 mm

Thay các giá trị vào công thức, ta có: Pqg = 19,74.0,57+45,62.1,430,5 = 152,24(kN)

2.3.4 Lực tác dụng lên cơ cấu quay.

Cơ cấu quay của máy đào một gầu có thể quay 360o, thời gian quay máy chiếm một tỷ trọng khá lớn trong một chu kỳ làm việc của máy, thời gian đó có thể chiếm từ 60

÷ 80% thời gian của một chu kỳ làm việc Lực tác dụng lên cơ cấu quay được xác định

17

trong trường hợp gầu đã chứa đầy đất và đi ra khỏi tầng đào Xilanh nâng cần lên ở độ cao xả đất, bắt đầu quay về vị trí xả đất.

Hình 2.3: Sơ đồ lực tác dụng lên phần quay

2.3.4.1 Tính momen cản do các lực ma sát sinh ra.

Ta có M ms=0,02.Q R

d f , daN.m (2.8)Trong đó:

+ Q là tải trọng tác dụng lên vòng tựa quay,

Có Q = G g +d + G tc+ G c+ Gbq+cc+đc+ G đ t=¿19,74+7,35+15,84+46+2=90,93 (kN) + R là bán kính trung bình của vòng tựa quay,

Chọn theo máy cơ sở R =0,5 m

+ d là đường kính con lăn tỳ,

Chọn theo máy cơ sở d = 0,1 m

+f là hệ số ma sát lăn của con lăn trên vòng tựa quay,

Chọn f = 0,07

→Mms = 0.02.90,93.0,50,1 0,07 = 0,63(kN.m)

2.3.4.2 Tính momen cản do gió.

Ta có :∑M gio=∑p F i R i , daN.m (2.9)Trong đó: + p là áp lực gió tại nơi máy làm việc, lấy trạng thái gió trung bình

p = 20 daN/m2 = 0,2 KN/ m2

+ F ilà diện tích chắn gió của bộ phận thứ i của của phần quay, m2

+ R ilà khoảng cách tương ứng từ trọng tâm chắn gió tới trục bàn quay, m

Xét trong trường hợp tải trọng gió tác dụng ngang vào máy Chia máy thành năm phần tử chắn gió gồm: Gầu, tay cần, cần, ca bin và phần bàn quay phía sau ca bin Lấy các thông

số về mặt chắn gió theo hình vẽ trang 27 HDĐAMLĐ như sau:

- Fg Tính được diện tích chắn gió: Fg+đ =1 m2 , l1=4,8m

t là thời gian gia tốc khi quay, Chọn t= 1,5 s

εlà gia tốc khi khởi động hoặc khi phanh,ε= πnn

3,14.9,5

g là gia tốc trọng trường, Lấy g = 9,81 m/s2

Gi là trọng lượng của phần quay thứ i

ri là khoảng cách tương ứng từ trọng tâm phần tử quay tới trục bàn quay

Tính theo kinh ngiệm: W1 = (0,05 0,09).Gm

+ W2 : lực cản do biến dạng của nền đất dưới tác dụng của dải xích

Tính theo kinh ngiệm: W2 = (0,08 0,17).Gm

Trong đó: Gm: trọng lượng của máy (kN): Gm= 200 (kN)

Thay các giá trị vào công thức ta có:

21

2.4 Tính chọn hoặc kiểm tra công suất động cơ.

2.4.1 Công suất cơ cấu co duỗi tay cần.

Công suất cơ cấu co duỗi tay cần tính theo công thức:

Ntc= P tc v tc

1000.η c, kW (2.13)Trong đó: + Ptc là lực tác dụng lên xilanh nâng tay cần,

Đã tính được Ptc = 230,08 kN

+ vtc là vận tốc co duỗi tay cần, Chọn vtc = 0,3 m/s

+ η tc là hiệu suất cơ cấu co duỗi tay cần, Chọn η tc= 0,90

Thay giá trị các đại lượng vào công thức (2.13) ta có: