Đồ án thiết kế máy đào gầu nghịch dẫn động thủy lực

Trong giai đoạn này cùng với sự phát triển các công trình xây dựng lớn, nhất là cáccông trình xây dựng giao thông, giao thông đường sắt, xuất hiện máy xúc một gầu quay toànvòng 3600 – ch

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

SỐ LIỆU VÀ NỘI DUNG TÍNH TOÁN 6

LỜI NÓI ĐẦU 7

CHƯƠNG 1: 8

TỔNG QUAN CHUNG 8

1.1 Công dụng, phân loại, lịch sử phát triển máy làm đất 8

1.1.1 Lịch sử phát triển máy làm đất 8

1.1.1.1 Giai đoạn 1: 8

1.1.1.2 Giai đoạn 2: 8

1.1.1.3 Giai đoạn 3: 8

1.1.2 Công dụng của máy làm đất 9

1.1.3 Phân loại máy làm đất 9

1.2 Công dụng và phân loại máy đào một gầu 9

1.2.1 Công dụng của máy đào một gầu 9

1.2.2 Phân loại máy đào một gầu 10

1.2.2.1 Phân dạng theo dạng thiết bị làm việc 10

1.2.2.2 Phân loại theo hệ thống di chuyển 10

1.2.2.3 Phân loại theo dung tích gầu 10

1.2.2.4 Phân loại theo hệ thống dẫn động thiết bị làm việc 10

1.2.2.5 Phân loại theo động cơ trang bị trên máy 10

1.2.2.6 Phân loại theo công dụng 10

1.3 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của máy đào một gầu, gầu nghịch, dẫn động thủy lực 11 1.3.1 Sơ đồ nguyên lý 11

1.3.2 Nguyên lý làm việc 11

1.4 Giới thiệu máy thiết kế 12

CHƯƠNG 2: 14

TÍNH TOÁN CHUNG 14

2.1 Xác định, lựa chọn các thông số cơ bản của máy 14

2.1.1 Cơ sở để chọn các thông số cơ bản 14

2.1.2 Xây dựng sơ đồ nguyên lý và chọn sơ bộ các thông số cơ bản của máy thiết kế 17 2.1.2.1 Cơ sở để xây dựng sơ đồ 17

2.1.2.2 Chọn sơ bộ đặc tính kỹ thuật của máy thiết kế 17

2.2.1 Tính lực cản cắt đất P01 và P02 18

2.2.1.1 Tính P01 18

2.2.1.2 Tính P02 19

2.2.2 Tính lực tác dụng lên xi lanh tay cần 19

2.2.3 Tính lực tác dụng lên xilanh nâng cần 20

2.2.4 Tính lực tác dụng lên xilanh quay gầu 20

2.3 Tính lực tác dụng lên cơ cấu quay 21

2.3.1 Tính momen cản do các lực ma sát sinh ra 21

2.3.2 Tính momen cản do gió 22

2.3.3 Tính momen cản do quán tính 23

2.4 Tính các lực cản di chuyển 23

2.5 Tính công suất tiêu hao cho các cơ cấu và chọn động cơ 24

2.5.1 Công suất cơ cấu co duỗi tay cần 24

2.5.2 Công suất cơ cấu nâng hạ cần 25

2.5.3 Công suất cơ cấu quay gầu 25

2.5.4 Công suất quay máy 25

2.5.5 Công suất cơ cấu di chuyển máy 26

2.6 Tính cân bằng bàn quay và đối trọng 26

2.6.1 Trường hợp 1: 26

2.6.2 Trường hợp thứ 2 27

2.6 Tính toán ổn định máy 29

2.6.1 Khi máy làm việc 29

2.6.1.1 Trường hợp máy đào gặp chướng ngại vật trong khi làm việc 29

2.6.1.2 Trường hợp máy làm việc với nền đất bết dính 31

2.6.2 Khi máy di chuyển 32

2.6.2.1 Trường hợp khi máy lên dốc 32

CHƯƠNG 3: 36

TÍNH TOÁN RIÊNG (CẦN) 36

3.1 Phân tích, chọn trường hợp, vị trí tính toán, sơ đồ lực tác dụng ứng với từng vị trí 36

3.2 Tính toán bền cho cần ở vị trí xi lanh tay cần vuông góc với tay cần (vị trí thứ nhất) 36

3.2.1 Sơ đồ kết cấu và lực tác dụng 37

3.2.2 Sơ đồ tính và lực tác dụng 38

3.2.3 Xác định nội lực 38

3.3 Tính toán bền cho cần ở vị trí kết quá trình cắt ( vị trí thứ hai) 41

3.3.1 Sơ đồ kết cấu và lực tác dụng 42

3.3.2 Sơ đồ tính và lực tác dụng 42

3.3.3 Xác định nội lực 43

3.4 Tính toán bền cho cần ở vị trí cần vươn xa nhất ( vị trí thứ ba ) 44

3.4.1 Sơ đồ kết cấu và lực tác dụng 45

3.4.3 Xác định nội lực 46

KẾT LUẬN 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

SỐ LIỆU VÀ NỘI DUNG TÍNH TOÁN

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, với sự đầu tư mạnh của nhà

nước, ngành xây dựng cơ bản đã và đang có bước phát triển nhảy vọt tạo đà cho sự pháttriển kinh tế và xã hội ở nước ta Trong sự phát triển chung đó, ngành máy xây dựng đã vàđang có những tiến bộ vượt bậc về công nghệ tiên tiến cũng như chủng loại sử dụng.Trong

đó, máy làm đất là một trong những nhóm máy rất quan trọng trong công tác thi công Máylàm đất giúp tăng năng suất lao động, đặc biệt nó còn bảo vệ sức khỏe cho người công nhân,

là một trong những tiêu chí hàng đầu về vấn đề lao động Đặc biệt, máy đào gầu nghịch dẫnđộng thủy lực là máy được sử dụng khá phổ biến hiện nay, phục vụ nhiều công trình quantrọng

Đồ án môn học máy làm đất là đồ án được giao song song với quá trình học môn họcmáy làm đất Do đó, đồ án này giúp em củng cố lại kiến thức của môn học máy làm đất,đồng thời hệ thống lại kiến thức các môn học trước đó như dung sai, kỹ thuật gia công cơkhí, chi tiết máy, sức bền vật liệu…

Dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Ths Vũ Anh Tuấn, đến nay em đã hoànthành đồ án môn học máy làm đất với đề tài : “Thiết kế máy đào gầu nghịch dẫn động thủylực” Em xin cảm chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn Máy xây dựng, đặc biệt là thầyThs Vũ Anh Tuấn, các thầy trong bộ môn Cơ sở kỹ thuật cơ khí đã giúp đỡ em hoàn thành

đồ án

Trong quá trình làm đồ án do kiến thức còn hạn chế nên vẫn còn những sai sót, em rấtmong các thầy góp ý để em có thể hoàn thiện đồ án hơn Em xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, ngày 10 tháng 12 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Lê Thị Dung

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN CHUNG 1.1 Công dụng, phân loại, lịch sử phát triển máy làm đất.

1.1.1 Lịch sử phát triển máy làm đất.

Công nghiệp chế tạo máy xây dựng nói chung, máy làm đất nói riêng là nền công

nghiệp còn non trẻ và quá trình phát triển nó động hành với quá trình phát triển của cácngành khoa học và công nghiệp của loài người

Bức tranh tổng thể ngành chế tạo máy làm đất có thể chia thành các giai đoạn chính:

1.1.1.1 Giai đoạn 1: Thế kỷ 16 đến thế kỷ 18.

Xuất hiện những phương tiện cơ giới và cơ giới hóa đầu tiên dùng trong khâu làm đất,động lực dùng trên các tiện cơ giới lúc đó chủ yếu là sức người, sức ngựa và bước đầu sửdụng động cơ hơi nước Loài người đã chế tạo và sử dụng máy xúc 1 gầu q = 0,75m3 đầutiên

1.1.1.2 Giai đoạn 2: Thế kỷ 19 đến năm 1910.

Trong giai đoạn này cùng với sự phát triển các công trình xây dựng lớn, nhất là cáccông trình xây dựng giao thông, giao thông đường sắt, xuất hiện máy xúc một gầu quay toànvòng 3600 – chạy trên ray, cùng các loại máy làm đất khác

1.1.1.3 Giai đoạn 3: Từ sau năm 1910.

Khâu làm đất trong công tác xây dựng đã được tiến hành cơ giới hóa ở mức độ ngàycàng cao do xuất hiện nhiều loại máy làm đất, như: máy xúc đất quay toàn vòng 3600 dichuyển bằng bánh lốp, bánh xích, kể cả máy xúc di chuyrn 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 cấu khác nhau: Máy xúcnhiều gầu, máy ủi đất, máy cạp đất, máy đầm đất,…

Xu hướng phát triển 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 chấtlượng cao để giảm khối lượng riêng của máy, nâng cao độ tin cậy của các chi tiết máy, giảmthời gian bảo dưỡng trong quá trình sử dụng; hoàn thiện các thiết bị động lực và truyềnđộng cùng các hệ thống khác trên máy – chế tạo các bộ công tác (thiết bị làm việc) thay thế

để máy có thể làm việc ở các điều kiện, chế độ khác nhau (tức là vạn năng hóa máy làmđất), nên năng suất làm việc của máy ngày càng được nâng cao

Trong những năm gần đây, khối lượng của một số loại máy làm đất giảm nhẹ đi 20 –30%, nhưng công suất trên máy tăng lên 50 – 80% Công suất trang bị trên máy tăng lên kéotheo hiệu suất làm việc của máy tăng lên Cùng với việc không ngừng cải tiến, hoàn thiện vềnguyên lý, kết cấu của máy, người ta còn sử dụng các bộ phận, các máy cơ sở được chế tạo

theo tiêu chuẩn, theo môđun để hòa nhập xu hướng thống nhất hóa, tiêu chuẩn hóa và vạnnăng hóa ngành sản xuất máy làm đất

1.1.2 Công dụng của máy làm đất

Máy làm đất có rất nhiều công dụng khác nhau, phục vụ các mục đích khác nhau như

dọn mặt bằng, đào (xới), vận chuyển, san (lấp), đầm lèn, … với đối tượng làm việc chủ yếu

là đất

Việc sử dụng máy làm đất có ý nghĩa rất to lớn do tính ưu việt của nó ở các điểm sau:

- Tăng năng suất lao động, rút ngắn thời gian thi công

- Nâng cao chất lượng công trình và giảm giá thành công trình

- Cho phép thực hiện được những công việc hết sức nặng nhọc, thay thế sức người,giảm

cường độ lao động, bảo vệ sức khỏe và an toàn cho công nhân

1.1.3 Phân loại máy làm đất

Để phục vụ cho công tác đất, ngày nay có rất nhiều cách phân loại khác nhau Có thể

phân ra thành 6 nhóm chính thường được sử dụng trong xây dựng:

- Máy đào đất : đào, xúc đất vào gầu rồi đổ vào các phương tiện vận chuyển hoặc đihoặc đổ thành đống ( như máy đào gầu nghịch, gầu thuận,…)

- Máy đào chuyển đất: đào và gom lại thành đống rồi chyển đi hoặc san ra thành lớp (như máy ủi, máy san, máy capk, máy xúc lật,…)

- Máy đầm đất : máy lu, máy đầm cóc,…

- Máy và thiết bị gia cố nền móng : máy đóng ( ép ) cọc, máy khoan cọc nhồi,…

- Nhóm máy phụ : làm các công tác chuẩn bị mặt bằng ( máy dọn sạch mặt bằng, máynhổ gốc cây, cắt xén bụi rậm, gom phế thải,…) và phụ trợ ( máy xới tơi đất,…)

- Thiết bị khai thác bằng thủy lực : tàu hút bùn, cát, sung phun thủy lực,

1.2 Công dụng và phân loại máy đào một gầu.

1.2.1 Công dụng của máy đào một gầu.

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, đàorãnh dùng để lắp đặt đường ống cấp thoát nước, đường điện ngầm, điện thoại, bốc xúc vậtliệu ở các bãi, kho chứa vật liệu Ngoài ra có lúc làm việc thay cần trục khi lắp các ống thoátnước 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

- Trong xây dựng cầu đường: Đào móng, khai thác đất, cát để đắp đường; nạo, bạtsườn

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 lộthiên ( 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 tôngasfalt…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 ngoàithiết bị gầu xúc như: cần trục, búa đóng cọc, thiết bị ấn bấc thấm,…

1.2.2 Phân loại máy đào một gầu.

1.2.2.1 Phân dạng theo dạng thiết bị làm việc.

- Máy đào gầu thuận (gầu ngửa ): làm việc ở những nơi cao hơn mặt bằng đững củamáy

- Máy đào gầu nghịch ( gầu sấp ): làm việc ở những nơi thấp hơn ( hoặc cao hơn ) mặtbằng đứng của máy

- Máy đào gầu dây (gầu quăng ): làm việc ở những nơi thấp hơn mặt bằng đứng củamáy

- Máy đào gầu ngoạm : làm việc ở những nơi thấp hơn ( hoặc cao hơn ) mặt bằng đứngcủa máy

- Máy đào gầu bào

- Máy xúc lật

1.2.2.2 Phân loại theo hệ thống di chuyển.

- Máy đào di chuyển bánh xích

- Máy đào di chuyển bánh phao

- Máy đào di chuyển tự bước

1.2.2.3 Phân loại theo dung tích gầu.

- Loại nhỏ : q < 1 m3

- Loại trung bình : q = 1,0 …2,0 m3

- Loại lớn : q > 2 m3

1.2.2.4 Phân loại theo hệ thống dẫn động thiết bị làm việc.

- Máy đào một gầu dân động cơ khí

- Máy đào một gầu dẫn động thủy lực

1.2.2.5 Phân loại theo động cơ trang bị trên máy

- Máy đào một gầu trang bị một động cơ

- Máy đào một gầu trang bị nhiều động cơ

- Máy đào một gầu trang bị tổ hợp

1.2.2.6 Phân loại theo công dụng.

- Máy đào một gầu thông dụng

- Máy đào một gầu chuyên dung

1.3 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của máy đào một gầu, gầu nghịch, dẫn động thủy lực 1.3.1 Sơ đồ nguyên lý.

10

9

8 7

6 5

4 3

2 1

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý của máy đào gầu nghịch.

1.Cơ cấu di chuyển 8.Tay cần

2.Cơ cấu quay 9.Xi lanh co duỗi tay cần

- Đặc điểm làm việc của máy :

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

+ Đất xả qua miệng gầu

+ Máy làm việc trên từng chỗ đứng

+ Máy làm việc theo chu kì

- Nguyên lý làm việc: Trong một chu kì làm việc của máy có các nguyên công

+ Đưa máy đến vị trí làm việc

+ Đưa gầu vươn xa và hạ xuống, răng gầu tiếp xúc với nền đất

+ Cắt đất và tích đất vào gầu từ I – II – III

+ Đưa gầu ra khỏi tầng đào

+ Quay máy về vị trí xả đất

+ Xả đất

+ Quay máy về vị trí làm việc tiếp theo

1.4 Giới thiệu máy thiết kế

Máy cần thiết kế là máy đào gầu nghịch, dẫn động thủy lực Kết cấu của máy đào gầu

nghịch dẫn động thủy lực gồm 2 phần chính là phần máy cơ sở và phần thiết bị công tác:

- Máy cơ sở là loại máy PC200LC-8 của hãng Komatsu-Nhật Bản ,có cơ cấu di chuyểnbánh xích, công suất động cơ là 110 kW ( 148 hp )

- Phần thiết bị công tác bao gồm cần, tay cần, gầu xúc cùng hệ thống xi lanh thủy lựcdẫn động thiết bị làm việc

* Máy cơ sở PC200LC-8

Máy thiết kế có dung tích gầu q = 0.65m3, với máy cơ sở là loại máy PC200LC-8 có cơ cấu

di chuyển bánh xích, công suất động cơ là 110kW (148hp ) Có các thông số hình học sau

Chiều cao đến phần cao nhất của cabin ( E ) mm 3040

Khoảng cách giữa nền đất đến đối trọng ( F ) mm 1085

Khoảng cách từ tâm quay đến thành sau của máy ( P ) mm 2710

Hình 1.2: Máy cơ sở PC200LC – 8

- Động cơ :

+ Kiểu : komatsu SAA6D 107E-1

+ Loại : động cơ 4 kỳ ,làm mát bằng nước ,phun nhiên liệu trực tiếp

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

Khối lượng của máy cơ sở khi làm việc kể cả cần dài 5700mm,tay cần dài 2925mm,gầu 0.8m3, dầu bôi trơn, nước làm mát, thùng đầy nhiên liệu, thợ vận hành và các thiết bịtiêu chuẩn với loại xích 700mm là 20900 (kg) = 209 kN

Từ công thức (2.1)ta có Gm2 =

2 1 1

m

q G q

=

0,65209

0,8 = 169,81 (kN) Vậy Gcs = 0,8.Gm = 0,8.169,81 = 135,85 (kN)

CHƯƠNG 2:

TÍNH TOÁN CHUNG

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

2.1.1 Cơ sở để chọn các thông số cơ bản.

Chọn các thông số cơ bản dựa vào quy luật đồng dạng so với máy cơ sở theo công thứccủa N.G.Dômbrôvski:

+ 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)

+ q : Thông số về dung tích hình học của gầu (m3) với q = 0,65 (m3)

+ kq : Hệ số tỷ lệ , tra theo bảng II – 1 (10-HDDAMH MLD)

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

Với Gm2 = 169,81 (kN) do vậy ta đi tính các cụm cơ bản lấy theo % so với trọng lượngtoàn bộ máy :

Bảng 2.2: Chọn sơ bộ phân bố trọng lượng

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

Bộ phận công tác của máy đào gầu

Thiết bị thủy lực và thiết bị phụ 6,0–10,0 10,19 – 16,98 16

- Chiều dài gầu:Lg=

3 0, 650,8 1180 = 1101,09 (mm)� chọn Lg = 1180 mm

- Chiều rộng gầu: Bg =

3 0, 650,8 1000 = 933,13 (mm) � chọn Bg = 1000 mm

- Chiều rộng răng gầu: br =

3 0, 650,8 85 = 79,32 (mm) � chọn br = 85 mm

- Trọng lượng gầu thiết kế:

Gg = 628

0,650,8 = 510,25 (kg)

Gg = 5,10 (kN)

d) Tay cần.

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

- Chiều cao tay cần: Htc =

3 0, 650,8 600= 559,88 (mm) � chọn Htc = 560 mm

- Chiều dài tay cần: Ltc=

3 0, 650,8 3700= 3452,57 (mm) � chọn Ltc = 3450 mm

- Chiều rộng tay cần: Btc=

3 0, 650,8 390= 363,9 (mm) �chọn Btc= 370 mm

Sau khi thiết kế tay cần, ta tính được trọng lượng tay cần :

Gtc = 653

0,650,8 = 530,56 (kg) = 5,31 (kN)

- Chiều rộng cần: Bc =

3 0, 650,8 390 = 363,9 (mm) � chọn Bc = 370 (mm)

- Trọng lượng cần tính được sau thiết kế :

Gc =1408

0,650,8 = 1144 (kg) = 11,44 (kN) => Gtb = Gc + Gtc + Gg = 11,44 + 5,31 + 5,10 = 21,85 (kN)

Ta tính lại khối lượng thiết bị làm việc của máy :

Gm = Gcs + Gtb = 135,85 + 21,85 = 157,7 (kN)

2.1.2 Xây dựng sơ đồ nguyên lý và chọn sơ bộ các thông số cơ bản của máy thiết kế 2.1.2.1 Cơ sở để xây dựng sơ đồ

- Dựa vào nhiệm vụ thiết kế;

- Dựa vào máy tương tự;

- Dựa vào phương án lựa chọn cơ cấu di chuyển

Với nhiệm vụ thiết kế là máy đào gầu nghịch với dung tích gầu q = 0,65m3 Do khôngcó

máy có dung tích gầu q = 0,65m3 của nhà chế tạo nên ta chọn máy có sẵn là máy có dungtích gầu q = 0,8m3 và dựa vào công thức (2.1) để tìm ra các kích thước sơ bọ của máy thiếtkế

Trên cơ sở đó ta chọn sơ bộ máy cơ sở để lắp thiết bị làm việc của máy thiết kế

O1

Gc

Gg+d Gtc

Hình 2.1: Hình chung máy thiết kế

2.1.2.2 Chọn sơ bộ đặc tính kỹ thuật của máy thiết kế.

Dựa vào máy tương tự đã có sẵn ta chọn các thông số sau :

- Chiều sâu đào lớn nhất : 6,62 (m)

- Tầm với đào lớn nhất ngang mặt bằng đứng của máy : 9,7 (m)

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

Ta tính toán, thiết lập sơ đồ tính các lực cản đào đất và lực tác dụng lên các cơ cấu của

thiết bị làm việc dựa vào số liệu nhiệm vụ thiết kế với q = 0,65 m3 và các số liệu đã chọn ởtrên tính toán ít nhất ở 3 vị trí

Ta có sơ đồ tính toán sau

O1

Gtc Gg+d

Gc P01

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

Chọn k1 = 30 N/cm2= 300 kN/m2 (bảng 1-9–HD ĐA môn học máy làm đất)

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

+ br : là chiều rộng răng gầu, theo tính toán có br = 80 mm

+ q : là dung tích gầu, theo yêu cầu thiết kế q = 0,65 m3

+ Bg : là chiều rộng của gầu, Bg = 930 mm (chọn sơ bộ ở trên)

+ kt : là hệ số tơi của đất, là hệ số phụ thuộc vào cấp đất và tình trạng của dao cắt, vớiđất cấp IV, kt = 1,33 – 1,37; Chọn kt= 1,35 (bảng 1-4 –hướng dẫn ĐA môn học máy làm

đất)

+ Hd : là chiều sâu đào , Hd = 6620 mm (chọn sơ bộ ở trên) là hệ số phụ thuộc vào cấpđất và tình trạng của dao cắt

+   : là hệ số phụ thuộc vào cấp đất và tình trạng của dao cắt,   = 0,15 – 0,45

Chọn   = 0,4 (hướng dẫn ĐA môn học máy làm đất-tr 24)

+ hmax là chiều dày phoi cắt lớn nhất, hmax = Bg.Hd.K1

q

Suy ra: hmax =

0,650,93.6,62.1,35= 0,078 m

Từ đó, ta tính được

=> P01 = k1.n.br.hmax = 300.5.0,08.0,078 = 9,36 (kN)

2.2.1.2 Tính P 02

P02 =   P01 = 0,4.9,36 = 3,744 (kN).

2.2.2 Tính lực tác dụng lên xi lanh tay cần

Lực tác dụng lên tay cần có giá trị lớn nhất ở cuối quá trình đào, tại thời điểm nàychiều dày phoi cắt lớn nhất, cánh tay đòn r4 là nhỏ nhất

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

∑ M02 = 0 ta có G ltc 1G lgđ 2 P l01 3 P ltc 4 0

P l G l G l



 

= 9,39 (kN)Với đất cấp IV : = 19 – 20 KN/m3 là trọng lượng riêng của đất

Chọn  = 19,5 kN/m3 (bảng 1-4 –hướng dẫn môn học máy làm đất)

Thay vào ta được:  

2.2.3 Tính lực tác dụng lên xilanh nâng 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 momenđối với khớp O1 của hệ thiết bị làm việc (cần-tay cần-gầu) ta có:

2.2.4 Tính lực tác dụng lên xilanh quay gầu.

Lực tác dụng lên xilanh quay gầu được xác định trong trường hợp gầu xúc đất bằngcách chỉ quay gầu quanh khớp O3 Lực quay gầu lớn nhất ở cuối quá trình đào, đỉnh rănggầu ở cùng độ cao với khớp O3

P'01 P'02

Pqg

Hình 2.3: Sơ đồ tính lực quay gầu

Viết phương trình cân bằng momen đối với điểm O3 ta có:

300.5.0,08.0,65

46,021,350.0,930.1,35

(kN)+ l' , ' , ' 2 l l3 1 là các cánh tay đòn của các lực tương ứng như hình vẽ

l'1= 0,435 m; l'2= 0,465 m; l'3= 1,398 m

gđ 2 01 3 qg

2.3 Tính 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 tỷtrọng 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 Lực tác dụng lên cơ cấu quay được xác định trong các trườnghợp:

+ 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

+ Máy đứng làm việc trên mặt bằng nghiêng 1 góc α

Momen cản quay máy bao gồm:

M M M M

Trong đó Mms – Momen cản do các lực ma sát sinh ra;

Mgió – Momen cản do gió sinh ra khi máy quay;

Mqt – Momen cản do các lực quán tính gây ra;

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

+ f là hệ số ma sát lăn của con lăn trên vòng tựa quay, f = 0.05 – 0,1 cm Chọn f = 0,07 cm

=> Mms= 0,02 97,04 0,72.0,07 /0,1 = 0,98 kN.m

Gbq+cc+dc Gdt

Gc

Gtc

Gg+d O1

Hình 2.4: Sơ đồ lực tác dụng lên phần quay

2.3.2 Tính momen cản do gió.

Ta có : M gió �p.F r i i

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 + Fi là diện tích chắn gió của bộ phận thứ i của máy

+ ri là khoảng cách tương ứng từ trọng tâm chắn gió tới trục bàn quay 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 tham khảo và xác định tỷ lệ theo (2.1), theo phần tính toánchọn sơ bộ các kích thước

+ Fg Tính được diện tích chắn gió: Fg+đ = 1,360.1,515 = 2,06 (m2)

g

 

+ n là tốc độ quay của bàn quay, từ máy cơ sở ta có n=12,4 v/p

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

+là gia tốc khi khởi động hoặc khi phanh

n t

=0,866 (m/s2) + 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 quay tới trục bàn quay

Vậy ta có tổng momen cản quay tác dụng lên cơ cấu quay là:

Mcq = Mms+ Mgió + Mqt = 0,98 + 5,91 + 66,84 = 73,73 (kN.m)

2.4 Tính các lực cản di chuyển.

Với cơ cấu di chuyển bánh xích, ta có :

Lực tác dụng lên cơ cấu được tính theo công thức sau: Wd c/ W +W +W1 2 3W4 + W1 : lực cản ma sát trong các bộ phận của cơ cấu di chuyển

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

+ W3: lực cản vòng

+ W4 : lực cản dốc

- Tính các lực cản:

+ W1 : lực cản ma sát trong các bộ phận của cơ cấu di chuyển

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

2.5 Tính công suất tiêu hao cho các cơ cấu và chọn động cơ.

2.5.1 Công suất cơ cấu co duỗi tay cần.

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

tc tc tc

tc

P v N





Trong đó: + P tc là lực tác dụng lên xilanh nâng tay cần, P tc = 269,92 kN

+ v tc là vận tốc co duỗi tay cần, Chọn v tc = 0,3 m/s +  là hiệu suất cơ cấu co duỗi tay cần, chọn tc  = 0,90tc Thay giá trị các đại lượng vào công thức trên ta có:

2.5.2 Công suất cơ cấu nâng hạ cần.

Công suất cơ cấu nâng hạ cần tính theo công thức:

c c c

c

P v N





Trong đó: +P c là lực tác dụng lên xilanh nâng cần,P c = 170,52 kN

+v c là vận tốc co duỗi cần, Chọn v c = 0,4 m/s+ là hiệu suất cơ cấu co duỗi cần, chọn c c = 0,90 Thay giá trị các đại lượng vào công thức trên ta có:

=> 0 75,79( )

170,52.0,,90

4

c

2.5.3 Công suất cơ cấu quay gầu.

Công suất cơ cấu quay gầu tính theo công thức:

qg qg qg

qg

P v N





Trong đó: +P qg là lực tác dụng lên xilanh tay cần, Pqg = 157,09 kN