THIẾT kế máy đào THUỶ lực gầu THUẬN lắp TRÊN máy cơ sở CAT – 330c

Đồ án môn học Máy Làm Đất GVHD : Vũ Văn Thinh Lời nói đầu Với sự phát triển của ngành xây dựng nói chung và ngành thuỷ lợi nói riêng,máy thuỷ lợi và máy xây dựng là thiết bị thi công kh

Trang 1

Đồ án môn học Máy Làm Đất GVHD : Vũ Văn Thinh

Lời nói đầu

Với sự phát triển của ngành xây dựng nói chung và ngành thuỷ lợi nói riêng,máy thuỷ lợi và máy xây dựng là thiết bị thi công không thể thiếu trong các côngtrình do khối lợng thi công rất lớn ma sức lao động của con ngời không thể đápứng đợc.Các thiết bị này không những đảm bảo đợc tiến độ thi công mà chất lợngcủa công trình cũng đợc thể hiện qua năng lực thi công của thiết bị

Trong điều kiện thực tế của nớc ta hiện nay trình độ khoa học và công nghệchế tạo còn hạn chế cha thể thực hiện việc chế tạo hoàn chỉnh một máy xây dựngthuỷ lực và do nớc ta nhập khẩu rất nhiều các loại máy xây dựng thuỷ lực củanhiều hãng sản xuất và nhiều quốc gia khác nhau nên có nhiều tính năng khôngphù hợp vói điều kiện thực tế của nớc ta, cũng do trong quá trình sửa chữa bảo d-ỡng và thay thế nhất là bộ công tác hay bị h hỏng và mòn do trực tiếp việc trong

điều kiện nặng nhọc

Nh vậy để phù hợp với điều kiện thực tế làm việc của các máy này, chúng

ta có thể dựa trên các máy cơ sở cũ để thiết kế các phần còn lại nh bộ công tác, bộ

di chuyển…nhằm phục vụ tốt cho quá trình sửa chữa, thiết kế mới để thay thế mộtphần các thiết bị nhằm tiết kiệm các thiết bị , tận dụng các máy còn dùng đợc

Việc thiết kế máy đào thuỷ lực trong đồ án máy làm đất này nhằm giảiquyết những vấn đề đã nêu ở trên, đây là vấn đề rất cần thiết để từng bớc tiến tớithiết kế toàn bộ hoàn chỉnh một máy xây dựng thuỷ lực Xong trong quá trình thiết

kế do kiến thức về thực tế còn hạn chế, tài liệu lại thiếu nhiều và đây là một đề tàikhó nên không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thiết kế Rất mong sựchỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn máy xây dựng để em có thể hoànthành tốt đồ án này

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Văn Thinh và thầy Hồ SĩSơn đã trực tiếp hớng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Trang 2

T q k

G = G

kG : hệ số tra bảng 5-1 [T/m3]

q : dung tích gầu [m3]

) ( 28 4 , 1

Chiều dài tay gầu

Chiều cao đổ đất

Chiều cao đào đất

0.91.30.1850.30.20.20.08

3.0363.4901.8224.5543.6434.76.226.87.89

2.733.9460.560.910.6070.6070.234

3.6303500

2.5904040

3.0003.4901.6784.5503.6004.76.226.87.89

2.6003.9500.560.90.60.60.25Xác định các kích thớc của bộ công tác

) ( 34 , 1 4 , 1 2 , 1

2 ,

) ( 12 , 1 4 , 1 0 , 1

0 ,

) ( 07 , 1 4 , 1 96 , 0

96 ,

) ( 61 , 1 4 , 1 44 , 1

44 ,

Trang 3

) ( 097 0 4 , 1 08 , 0

08 ,

5.61.261.122.240.140.350.4910.641.962.240.564.20.170.670.2811.20.282.240.171.121.962.242.8

Từ các thông số cơ bản của máy ta có thể vẽ đợc tổng thể máy cơ sở

Trang 4

Ta lựa chon phơng án bố trí xi lanh cần và xi lanh tay gầu theo sơ đồ hb và hf vì nó

có lực nâng lớn phù hợp với máy đào gầu thuận không đào hố sâu

Xi lanh gầu ta chọn phơng án bố trí nh sơ đồ hình hh ta dùng cơ cấu 6 khâu tuy lực

xi lanh lơn hơn nhng nó có góc xoay lơn (1800) vì vậy khả năng đổ của gầu lơn hơn

Trang 5

Phần III:

Tìm hiểu hệ thống thuỷ lựcNguyên lý làm việc hệ thống thuỷ lực Dựa theo sơ đồ hệ thống thuỷ lựcmáy cơ sở CAT 330C

Các bơm 28 và 29 đợc dẫn động từ động cơ diezen thông qua bộ truyền cơkhí la cặp bánh răng Bơm 28 cung cấp dầu áp cao cho xilanh thuỷ lực của gầu vàcần Bơm 29 cung cấp dầu áp cao cho xilanh thuỷ lực tay gầu và hệ thống dichuỷên, và cơ cấu quay

Trong sơ đồ hình vẽ máy đang trong tình trang không làm việc động cơdiezen và các bơm 28 và 29 vẫn làm việc nhng dầu không đi vào các bộ công tác

mà chỉ đi qua các hệ thống dẫn rồi lại trở về thùng dầu 39

Khi muốn cho xilanh gầu hoặc xilanh cần làm việc ta bật công tắc điềuchỉnh các xilanh này khi đo các van trợt sẽ vào vị trí làm việc (thông dầu)cho dầucao áp đến các khoang làm việc đồng thời dầu áp thấp sẽ đợc quay trở lại hệthống ,khi muốn hành trình xi lanh ngợc lại ta chỉ việc chuyển vị trí của van trợt

Đối với hệ thống di chuyển ,cơ cấu quay và xi lanh tay gầu ta cung làm tơng

tự Do các hệ thống này không khi nào làm việc cùng một lúc nên ngời ta bố trímột bơm cung cấp cho tất cả các hệ thống này

Trang 6

Phần IV:

Tính toán cơ cấu dẫn động bộ công tác

I.Tính lực tác dụng nên các xi lanh

Quá trình đào đất của Máy Đào thuỷ lực gầu thuận có thể tiến hành theo cácnguyên tắc:

Gầu và tay gầu cố định, cần chuyển động nhờ xilanh cần

Cần quay quanh khớp bản lề nối với tay gầu nhờ xi lanh gầu, lúc đó cần vàtay gầu cố định, gầu chuyển động nhờ xilanh gầu

Tay gầu quay quanh khớp bản lề nối với cần nhờ xi lanh tay gầu, lúc

đó cần và gầu cố định, gầu chuyển động nhờ xilanh tay gầu

Cần và tay gầu cùng làm việc đồng thời nhờ các xilanh cần và xilanh taygầu ở trờng hợp này gầu coi nh lắp cứng với tay gầu

1 Xác định lực xilanh tay gầu:

Giả sử trong thời gian đào, gầu chuyển động nhờ xilanh tay gầu lớn nhấtcủa lát cắt đạt đợc khi răng gầu, khớp cần và tay gầu (khớp O) nằm trên đ-ờng nằm ngang (vị trí II)

ở trờng hợp này chiều dày lát cắt lớn nhất đợc tính theo biểu thức (5-6)MTL:

tx Max b H k

q C

.

Chiều cao đào H = Ltg+ h = 4.55 + 1.12 = 5,67 (m)

Dung tích hình học của gầu q=1,4 (m3)

Hệ số tơi xốp ( Với cấp đất IV là loại đất Sét khô, chặt, á sét lẫn sỏi, hoàngthổ khô, mengemen) dựa vào Bảng 1-2 (MTL)

Trang 7

ta tra đợc ktx= 1,35

Ta có:

Chiều dày lát cắt lớn nhất:

) ( 13 , 0 34 , 1 67 , 5 35 , 1

4 , 1

ở cuối quá trình đào, tay gầu ở vị trí nằm ngang, chiều dày lát cắt lớn nhất.Giá trị lớn nhất lực xilanh tay gầu Pxt sẽ xác định từ phơng trình mô men vớikhớp O của tất cả các lực tác dụng lên hệ tay gầu ở vị trí II nh hình dới

Hình vẽ (Sơ đồ xác định lực xilanh tay gầu)

Lấy phơng trình mô men đối với điểm O: ∑M02 = 0

Ta có:

xt

i xt

r

r G r

Trang 8

ca te

il la r

p

r r

g xl

r

g t

r

tg xl

r

pg xl

r

g+đ

01

tg xl

xt xt tg

tg

g xl

g xl d g d g

r G r

G r G r

G r P P

2

1

.0

, 1

20 1 , 1 4 , 1

KN k

k q G

γ = 20 : Trọng lợng riêng của đất (Bảng 1-2) MTL

kxt= 1,35 : Hệ số tơi xốp (Bảng 1-2) đất cấp IV

⇒ Gg+d =Gg+ Gd= 12,6+ 22,8 = 35,4 (kN)

Mặt khác ta có:

Chiều dài tay gầu:

ltg=3,6(m)

Trang 9

rg+đ: Khoảng cách từ Gg+đ đến điểm O

).

( 16 , 4 2

12 , 1 6 , 3

h l

r g+d = tg + = + =

r0: Khoảng cách từ P01 đến điểm O:

).

( 72 , 4 12 , 1 6 , 3

1 2

1

m l

r t = tg = =

rxg: Khoảng cách từ Gxg đến điểm O:

).

( 3 6 , 3 6

5 6

5 3

1 2

1 3

2

m l

l l

r xg = tg + tg = tg = =

rxt: Khoảng cách từ Gxt đến điểm O:

) ( 9 , 3 7 , 0 2 , 1 3 2 2 , 1 3 135 cos 3

1 3

2 3

1 3

m L

L L

, 0 9

, 3

135 sin 3

1 33 sin 3

m l

) ( 530 653

, 0

2 , 1 5 , 3 2

1 8 , 1 12 3 4 , 1 16 , 4 4 , 35 72

Các xilanh cần sẽ làm việc sau khi đào xong, để nâng toàn bộ bộ công tác và

đất lên chiều cao đổ, lực lớn nhất của xilanh cần sẽ đợc xác định từ phơng trình mômen với O1

Hình vẽ (Sơ đồ xác định lực xilanh cần).

Lấy∑M01 = 0

xc

i i

r G

P =∑ .

Trang 10

c

xl 1/2 g

02

o

g t xl

xc xc c

c xt xt t t xg xg d g d

g

xc

r

r G r

G r G r G r G r

G

P

' '

'

2

1

.

1 45 cos 3

Trang 11

3

2 2 3

1 1

2

m oo

L oo

) ( 75 , 0 14 sin 5 , 4 3

2 14 sin 3

m l

) ( 500 75

, 0

1 , 2 9 , 4 2

1 6 , 1 4 , 22 5 , 2 5 , 3 9 , 4 12 18 , 6 4 , 1 3 , 7

3 Xác định lực xilanh tay gầu:

Lực lớn nhất của xilanh gầu sẽ xuất hiện khi đào đất bằng xilanh gầu,

Chiều dày lát cắt lớn nhất sẽ là:

tx

Max

k H

b

q C

ktx= 1,35: Hệ số tơi xốp với đất cấp IV.Bảng1-2 (MTL)

) (

6 , 0 35

, 1 27 ,

1 34 , 1

4 , 1

Trang 12

Lực cản đào tiếp tuyến:

Khi răng gầu tiến đến vị trí II.( "

.

xg

xg xg

d g d g xg

i

i xg

r

r G

r P r

r G r

P

= +

Trang 13

64 , 0 27

, 1

2

1

, 0

3 0 2 , 1 2

1 56 , 0 4 , 35 12 , 1 24

Dùng phơng pháp hoạ đồ vectơ ta xác định đợc lực của xi lanh gầu

) ( 247 44

, 24

68 , 38 3 , 156 44

, 24

68 , 38 1

KN P

Trang 14

p1xg

II.Tính chọn xilanh thuỷ lực

1 Tính chọn xilanh cần.

Tại vị trí cần nằm ngang (α=O0) góc β rất nhỏ

Chiều dài xilanh cần lúc này là nhỏ nhất :

áp dụng hệ thức trong tam giác ta có:

) ( 47 2 766 , 0 745 , 0 3 2 745 , 0 3 ) 45 85 cos(

3

2 2 3

1 1

L

Khi cần lên vị trí cao nhất α= 600 hai khớp xilanh cần dãn dài thêm một

đoạn, ta tính đợc hành trình xilanh lúc đó là lớn nhất:

) ( 03 , 3 08 , 0 745 , 0 3 2 745 , 0 3 85 cos

3

2 2 3

1 1

d p

π

2

4 4

500 4

cm

πChọn d = 120(mm)

Trang 15

Tại vị trí tay gầu nằm ngang cần nghiêng một góc 450

Nh hình vẽ đã thể hiện ở phần tính toán lực của các xi lanh

Hành trình của xilanh tay gầu lớn nhất

) ( 9 , 3 7 , 0 2 , 1 3 2 2 , 1 3 135 cos 3

1 3

2 2 3

1 3

m L

L L

L

tg

Tại vị trí tay gầu thẳng đứng cần nghiêng một góc 450

Hành trình của xilanh tay gầu nhỏ nhất

) ( 3 , 2 7 , 0 2 , 1 3 2 2 , 1 3 45 cos 3

1 3

2 2 3

1 3

d p

530 4

d p

247 4

Trang 16

Chọn cơ cấu quay toàn vòng Thời gian quay của Máy Đào thờng chiếm 2/3 thời gian chu kỳ làm việc.

Xác định thông số cơ bản của cơ cấu quay:

Mô men quán tính của phần quay Máy Đào khi gầu đầy đất Jo(KN.m/s2).Tốc độ góc lớn nhất của bàn quay:

Gia tốc góc lớn nhất:

Thời gian khởi động máy, phanh: tk, tp

Máy Đào làm việc nhiều động cơ, thời gian làm việc một chu kỳ tính theo công thức:

( )s A G b

t ck = +

b= 1,58 ; A= 10

⇒ t ck = 1 , 58 28 + 10 = 18 4 (s).chọn tck = 19(s) Thời gian quay toàn bộ:

d d ck jk

q t t t

t = − −

Trong đó: tđ là thời gian đào

td là thời gian dỡ tải

Thời gian quay có tải đợc tính:

1

J J

t t t

t ck d d q

J = − d

Với r: là khoảng cách từ trọng tâm gầu đến trục quay máy

r = 7.477 (m)

) (

190 477

, 7 81 , 9

8 , 22 320

g

G J

) ( 12 4 3

t t t

t jk ck d d

q = − − = − − =

Đối với loại Máy đào gầu thuận ta chọn td= 3 (s)

Trang 17

).

( 4 4 0

6 1

s v

L t tg

d = = =

).

( 5 , 6

320

190 1

4 3 19

s J

J

t t t

190 5 , 6

J

J t

Công suất lớn nhất của động cơ:

) ( 95 , 12 88

, 0 5 , 6 54 , 0

2 88 , 0 37 , 1 320

54 , 0

).

37 , 1 (

3

2 2 3

2 2

KW t

J N

q q

=

+

=

π η

β η

) ( 9 , 19 2

, 6

95 , 12 10 55 , 9 10 55 ,

KNm n

N

Trong đó: β: góc quay của bàn quay (β= 900= π/2 rad)

ηq: hiệu suất cơ cấu quay

Cơ cấu quay đợc truyền qua hộp giảm tốc

Tra bảng động cơ thuỷ lực ta chọn đợc động cơ có các các thông số:

Model MZF size 150 có : N = 13 KW; m = 12.7 kg; p = 250bar; ndc = 520 v/p

Tỷ số truyền 83 8

2 6

Trang 18

+ q=0,4 KN/m2: áp lực gió khi làm việc.

+ F : Là diện tích chịu gió

B = 3,1 Chiều rộng của máy

Hb= 3 Chiều cao buồng máy

k t g

V G W

Do thực tế khó xác định thời gian khởi động vì nó phụ thuộc vào ngời lái và

hệ thống tác động, nên ta tính W5 theo kinh nghiệm:Dựa vào bảng 4-1 MTL

).

( 6 5 100

280 2

Tính W6

Trang 19

Máy quay vòng trên nền phẳng, bỏ qua lực ly tâm vì tốc độ vào đờng cong nhỏ Quá trình quay vòng có thể phân tích thành hai trờng hợp theo hình vẽ

Coi hai xích nh nhau:

8

2

' 1 2 1

L G A

' 2 2 1

G f a

r

A P

6

G B

L f W

6

G B

L f W

280 6 , 2 2

95 , 3 8 , 0 07 , 0 1

280 6 , 2 2

95 , 3 7 , 0 07 , 0 2

Trang 20

280 2

, 3

5 , 4 12 224 6

, 3

6

, 3

.

kN V

P V T

25

160

2500 2 60

2

ω

r v

n n

n i

q

dc q

Trang 21

Phần V:

Tính đối trọng

Xác định đối trọng Máy Đào.

Kiểm tra ổn định ở hai vị trí

Xác định đối trọng máy đảm bảo cân bằng máy đào ở vị trí bộ công tác khi làm việc và khi di chuyển

I.Vị trí 1:

Bàn quay của máy đào lật ở điểm tựa giới hạn trớc, cần nghiêng một góc 450

gầu đầy đất, tay gầu nằm ngang

a r G a r G a r G a r G G

dt

a a c

c t

t g

d g dt

+

−

− +

Trang 22

Ga :Trọng lợng các bộ phận trên bàn quay.(Gồm động cơ và khung máy, thiết bị thuỷ lực, thiết bị phụ,cơ cấu quay, bộ phận điều khiển,

tbp tbp dc dc dt dt c c t t g g i

i i

m m m m m m

m r m r m r m r m r m r m

m r

+ + + + +

+ +

5 , 0 01 98 1 777 , 1 4 , 22 1 077 , 5 12 1 477 , 7 4

− +

Trang 23

§å ¸n m«n häc M¸y Lµm §Êt GVHD : Vò V¨n Thinh

gca

a r G a r G G

dt

a a c

c dt

−

− +

1 177 , 0 60 cos 2

m l

302 1 2 3

5 , 0 1 98 9 , 0 302 , 1 4 , 22

=

⇒

G®t2 = 4.6(tÊn)

⇒Ta chän : G®t = 4.6(tÊn)

Trang 24

Phần VI:

Tính ổn định máy.

Kiểm tra ổn định ở vị trí cuối quá trình đào

ổn định của Máy Đào khi làm việc đợc xác định ở cuối quá trình đào, tay gầu nằmngang gần đến mép khoang đào, cần nghiêng một góc 450

Máy đào có thể lật ở mép ngoài của bánh tì A

Hình vẽ

Lấy phơng trình cân bằng mômen ở khớp tay gầu

∑M O = 0

' 0

' '

' 01

.

r

r G r G r P

12 , 1 6 , 3 2 6 , 3 '

) ( 534 5 , 2 4

5 16

4

2 2

KN p

d p F

P xl = xl = π = π =

) ( 5 38 72

4

16 , 4 4 , 35 8 , 1 12 653 , 0 534

Trang 25

Mô men giữ:

(r b) G (r b) G b G

M G = dt. dt + + a. a + + 0.

(3 , 2 1 , 4) 98 (0 , 5 1 , 4) 120 1 , 4 592 ( )

1 073 , 1 6 551

M

M K

Đảm bảo điều kiện ổn định

Trang 26

Phần VII:

Tính bền bộ công tác.

Khi tính cần ngời ta thờng tiến hành tính đối với 2 vị trí đào đất

* Tay gầu có phơng vuông góc với cần

* Kết thúc quá trình đào tay gầu nằm ngang

Cả hai trờng hợp ta đều giả thiết lực tác dụng của xi lanh tay gầu là lớn nhất Pxtmax

I.Vị trí 1.( Tay gầu có phơng vuông góc với cần)

Sơ đồ lực tác dụng lên tay gầu tại vị trí 1

t o

y yoc

zoc

zot

02 p

01 p

t g

z

c

zo

c o

Trong quá trình đào đất gặp chớng ngại vật, gầu dùng một răng ngoài để bậtchớng ngại vật lên ngoài lực Po1còn có lực ngang K Lực này cũng có thể phát sinhkhi cơ cấu quay mà quá trình đào cha kết thúc Giá trị K đợc tính theo mômenphanh cơ cấu quay Mp:

Trang 27

) ( 5 22 88 , 0 65 , 0

9 , 12

max

N M

q

η ω

) ( 2 , 3 88 , 0 08 , 8

5 , 22

R

M K

Mp: Mô men phanh đa về trục quay;

R: Khoảng cách từ mép răng của gầu tới trục quay của bàn quay;

ηq: Hiệu suất cơ cấu quayTiết diện nguy hiểm (n-n) của cần chịu lực tác dụng của mômen và lực

Tách cần và tay gầu ra thành hai dầm riêng biệt ta xác định đựơc

) ( 4 210 45

cos 3 45 cos 68

cos

P Z

tg o t

xl

t o

c

) ( 440 45

sin 3 45 sin 68

P Y

tg o

t xl

t o

c

Lấy mômen với điểm O01 ta xác định đợc lực Pxc:

) ( 5 831

22 sin 3 45

cos

KN r

l P r

G l Y P

c

o c

xt

o g

c c

c o

cos 22 cos 1 , 14 cos

c o t

xl

o xc

o

c

) ( 208 45

sin 22

sin 1

, 14 sin

c o o t

xl

o xc

c

Mô men uốn trong mặt phẳng thẳng đứng

) ( 5 319 2

cos ) l - l (

Z ) l - Yo.(l

2 1 c o

1

l

G e M

Trang 28

Lùc kÐo

) ( 8 , 447 45

sin 2

4 22 440 sin

.

G Z

σtd = 2 + 3 2 ≤

F

S M

M W

M

y

y x

x + ±

= σ

3 3

) ( 10 1136 2

5 , 1 60 40 5 , 1 2 12

5 , 1 40 2 12

60 5 , 1 2

=

yxn = 30 + 1.5 = 31.5 cm = 0.315 m

) ( 10 6 , 3 315 , 0

001136 ,

J

W =.

4 3 2

3 3

) ( 10 83 , 31 2

5 1 2 40 60 5 , 1 2 12

5 , 1 60 2 12

40 5 , 1 2

=

) ( 10 59 , 1 2

0

000318

m

F = 2 (40.1,5) + 2.(1,5.60) = 0.03 (m2)

Trang 29

) / ( 10 4 , 109 03 , 0

8 447 00159 , 0

6 , 9 0036 0

5

m KN

= +

+

= σ

) / ( 10 5 , 0 0036 0

8 ,

m KN

=

τ

2 3

2 4 2

3 ) 3 ( 0 , 5 10 ) 109 , 42 10 / 10

4 , 109

y

c o

z

t o

p

ở đây ta xác định lực P01 = 38.5 KN cũng nh vị trí 1

Thành phần lực cản đào pháp tuyến:

Po2 = 0,1 P01 = 0,1 38,5 = 3.85 (KN)Theo phơng trình của tam giác lợng ta xác định đợc góc hợp bởi xilanh tay gầu vàgầu α = 33o

Tách cần và tay gầu ra thành hai dầm riêng biệt ta xác định đựơc

) ( 444 33

c

) ( 205 33

sin 01

xl t o c

) ( 3 167 45

cos 45

o c

Tiêu đề	Thiết kế máy đào thủy lực gầu thuận lắp trên máy cơ sở CAT – 330C
Tác giả	Nguyễn Bá Dũng
Người hướng dẫn	Vũ Văn Thinh
Trường học	Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Máy Xây Dựng
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	34
Dung lượng	0,91 MB