Thiết kế máy ủi lưỡi ben quay lắp trên máy kéo T100MG

Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quayNhững công trình thuỷ lợi đòi hỏi phải có công tác đất, xử lý nền móngrất khắt khe, điều đó dẫn tới sự cần thiết của máy làm đất gồm c

trờng đạI học thuỷ lợi hà nội Khoa Máy XD & thiết bị thuỷ lợi

Bộ môn Máy Xây Dựng

˜—˜š & ›™–™

Đồ án môn học

máy thuỷ lợi

Sinh viên thiết kế : Bùi Quang Lịch

Lớp : 44M Ngành học : Máy XD & Thiết bị xây dựng Thuỷ Lợi

áp suất xi lanh: p = 10Mpa

Làm việc đất cấp II

Khối lợng thiết kế

I Thuyết minh tính toán:

- Xác định các thông số cơ bản của máy ủi

- Tính lực kéo

- Xác định chiều sâu cắt theo các góc dốc khác nhau

- Xác định lực tác dụng lên máy ủi

- Tính sơ bộ toàn bộ hệ thống thuỷ lực

- Tính sức bền khung đẩy

II Bản vẽ:

- Bản vẽ chung của máy : A0

- Bản vẽ chi tiết khung ủi: A1

Ngày giao đề : 12/08/2006.

Ngày hoàn thành : 24/09/2006.

Giáo viên hớng dẫn : Vũ Văn Thinh.

Lời nói đầu

Trong xây dựng nói chung và xây dựng công trình thuỷ lợi nói riêng,không thể thiếu đợc máy xây dựng, đặc biệt với các công trình thuỷ lợi rất cầnthiết có máy làm đất vì công trình thuỷ lợi thờng có khối lợng lớn công táclàm đất chiếm 60 á 80% khối lợng công trình nên việc cơ giới hoá công táclàm đất là quan trọng cần thiết

Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay

Những công trình thuỷ lợi đòi hỏi phải có công tác đất, xử lý nền móngrất khắt khe, điều đó dẫn tới sự cần thiết của máy làm đất gồm các loại máylàm đất có công dụng chung nh máy ủi, san, đào và máy thuỷ lợi có côngdụng riêng (máy thuỷ lợi chuyên dùng)

Máy ủi đợc sử dụng rộng rãi, nó có thể dùng để san mặt bằng côngtrình, định hình mặt đờng, san phẳng, đào đắp các công trình có chiều cao

±3m Với tính năng đa dạng nh vậy máy ủi vạn năng đợc sử dụng rộng rãi,nhiều hơn cả trong các loại máy làm đất

Hiện nay có rất nhiều chủng loại và số lợng máy đợc nhập vào nớc ta,của các nớc Nga, Nhật, Mỹ,Trung Quốc Nhng do điều kiện về địa chất, khíhậu của nớc ta khác với so với các nớc sản xuất, nên máy không đáp ứng đợchoàn toàn yêu cầu công tác đất rất đa dạng của nớc ta Để sử dụng đạt hiệuquả cao nhất, bền nhất chúng ta phải nắm vững kỹ thuật, tính năng của máy,chúng ta còn phải cải tiến hợp lý, thiết kế, chế tạo, các bộ công tác của cácloại máy, cho phù hợp với điều kiện nớc ta và thay thế sửa chữa máy xây

dựng khi bị hỏng Đồ án môn học “Máy thuỷ lợi” sẽ giúp cho chúng ta hiểu

Cơ cấu

Di chuyểnDài

-Chiều cao và chiều dài của lỡi ủi quyết định khối lợng đất đợc vận chuyểnkhi máy làm việc, do đó nó ảnh hởng đến khả năng làm việc, công suất lựckéo

1 Xác định chiều cao lỡi ủi:

-Chiều cao của lỡi ủi xác định theo lực kéo T và điều kiện nền đất, để tínhtoán sơ bộ máy ủi, chiều cao lỡi ủi có thể xác định theo công thức kinhnghiệm sau:

Đối với máy có lỡi ủi quay:

T T

H  450 3 0 , 1  0 , 5 (mm)

Trong đó:

T- Lực kéo danh nghĩa của máy kéo (KN)

Lực kéo T xác định theo điều kiện bám:

Gb=163,98 (KN)Suy ra T=163,98.0,8

T=131,18 (KN)

Vậy : H 450.30,1.131,17 0,5.131,18

H=995,7 (mm)

Chọn chiều cao lỡi ủi H = 1000(Nga)mm).

2 Xác định chiều dài lỡi ủi L:

Chiều dài của lỡi ủi phải phủ kín chiều ngang của máy kéo và thừa ra mỗibên ít nhất là 100 mm Đối với lỡi ủi vạn năng khi lỡi ủi quay trong mặt phẳngnằm ngang một góc  và trong mặt phẳng thẳng đứng một góc cũng vẫn phải

đảm bảo phủ kín chiều ngang máy cơ sở:

Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay

Chiều dài lỡi ủi cố định tính theo công thức:

1000 ).

3 8 , 2 ( ).

3 8 , 2

Góc cắt ảnh hởng lớn đến việc tiêu hao năng lợng cho quá trình đào, góc cắt

d càng nhỏ thì lực cản cắt càng nhỏ Đối với máy ủi vạn năng: d =50- 55o

Chọn d = 55 o

4 Xác định góc nhọn

Góc nhọn xác định đặc tính thay đổi áp lực riêng của lỡi lên đất theo mức

độ mài mòn mép cắt Góc  càng nhỏ thì diện tích mép cắt bị mòn tăng chậm,lực cản cắt nhỏ nhng độ bền lỡi cắt giảm do đó  ³ 20o

điều kiện làm việc

của máy ủi, không

Chọn  = 60 . o

7 Xác định góc chếch :

dR

Góc chếch  có thể thay đổi để máy làm việc ở sờn dốc, đất rắn chắc cũng

nh để định hình mặt đờng Khi máy có cơ cấu điều chỉnh thì góc chếch  cóthể thay đổi từ 0o đến ±(6á12o)

8 Xác định góc đổ 

Góc đổ chọn sao cho đất không tràn qua lỡi ra phía sau Khi góc đổ  nhỏthì đất nhanh tích luỹ vào trong lỡi và lát cắt mau cuộn lại để đổ ra phía trớc

nh vậy sẽ tăng áp lực của đất vào lỡi ủi dẫn đến tăng lực ma sát Xuất phát từ

điều kiện đó,  có thể chọn trong giới hạn:

 = 65 á 75o đối với lỡi ủi quay

Chọn  = 75 o.

9 Xác định góc đặt lỡi ủi :

Góc đặt lỡi ủi  là góc giữa đờng nối mép cắt với mép trên lỡi ủi(không kểtấm chắn) và phơng nằm ngang Khi góc cắt lỡi ủi nhỏ thì đất có thể tràn qualỡi, khi góc cắt lớn sẽ làm xấu đi diều kiện chuyển động của đất theo lỡi ủi lênphía trên, làm tăng khả năng dính bám của đất và tiêu tốn năng lợng, do đóngời ta chọn  = 75o

Chọn  = 75 o.

10 Xác định chiều dài phần thẳng a:

Chiều dài phần thẳng a phụ thuộc vào điều kiện liên kết với lỡi cắt, phầnthẳng chịu mòn nhiều nhất do đó phải chọn vật liệu hợp lý Chiều dài a có ảnhhởng lớn đến việc tách đất ra khỏi khối đất chính

Thờng chọn: a =150- 200 (mm)

Chọn a=200 (Nga)mm)

11 Xác định chiều cao tấm chắn H 1 :

Chiều cao tấm chắn H1 phải bảo đảm điều kiện quan sát của ngời lái khinâng lỡi ủi Thông thờng H1 = (0,1á0,25)H, trị số lớn lấy đối với máy lớn.Tấm chắn có dạng hình thang, chiều dài cạnh trên lấy lớn hơn chiều rộng nắpmáy cơ sở khoảng 200 á 300 mm nhng không nhỏ hơn 0,5L

Thay số ta tìm đợc H1:

H1 = 0,1 1000 = 100 (mm)Chọn H1= 100 (Nga)mm)

12 Xác định bán kính cong R:

Hình dạng hợp lý của lỡi ủi là hình thân khai với sự giảm dần độ cong

về phía trên, nhng chế tạo khó khăn do đó lỡi ủi có độ cong nhất định

Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay

aSin H R

T ³ W1 + W2 + W3 + W4 + W5 Trong đó:

W1 - lực cản cắt,

W2 - lực cản ma sát giữa lỡi ủi và nền đào do lực cản cắt theophơng pháp tuyến Po2 gây ra,

W3 - lực cản di chuyển khối đất trớc lỡi ủi,

W4 - lực cản ma sát giữa đất và lỡi ủi,

L - chiều dài lỡi cắt (m)

h - chiều dày trung bình của lát cắt (m)

 góc lệch của lỡi ủi so với trục dọc của máy

Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay

k 2

H L

V 

kđ - hệ số thuộc tính chất đất và tỷ số

L H

1 , 1 64 , 3

2

2 2

m k

H L V

d

f2 – hệ số ma sát giữa đất với đất theo bảng (1-5), f2 = 0,7

trọng lợng riêng của đất theo bảng (1-2),với đất cấp II

§å ¸n m¸y thuû lîi: ThiÕt kÕ m¸y ñi víi lìi Ben quay

α α

α

Sin Cos

Sin Cos

Cos h

W

2 , 184

0 , 14

) 6 , 21

2 , 30

7 , 26 62 , 6 8

8 , 182

8 , 205

9 , 70

7-Xác định chiều sâu cắt ứng với góc  khác nhau:

dựa vào công thức nội suy trên với mỗi góc dốc  khác nhau cho ta một giátrị chiều sâu cắt h tơng ứng, đến khi nào h  0 thì dừng lại

Bảng chiều sâu cắt ứng với góc dốc:

C

P1 P P2

Gu

1- Trọng lợng bộ lỡi ủi (Nga)G u )

Trọng lợng bộ lỡi ủi cần phải kiểm tra đối với máy ủi cáp vì lỡi ủi ngập vào

đất nhờ trọng lợng bộ lỡi ủi, còn với máy T100M có bộ điều khiển thuỷ lực,

l-ỡi ngập vào trong đất nhờ lực của xilanh thuỷ lực do vậy trọng lợng của bộ ll-ỡi

ủi chỉ cần đảm bảo điều kiện bền Trong trờng hợp này trọng lợng bộ lỡi ủi

đ-ợc xác định theo điều kiện bền

Gu < Gumin

Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay

Phơng trình mô men cho khớp C:

 Mc = 0 ị Gu = 0

2 02

l

m W l

l

m f l

=

 

0 1 '

l

m f l x L

, 3

41 , 0 6 , 0 75 , 74 , 12

 -

3

(KN)

Trọng lợng thiết bị ủi của máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực đợc chọn giảm đi

( 5-10% )vì ở máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực, dao cắt đợc ấn sâu cỡng bức

vào đất không những nhờ trọng lợng bản thân của thiết bị ủi mà còn chủ yếu

nhờ áp lực của dầu trong các xilanh thuỷ lực nâng hạ lỡi ủi

Chọn Gu = Gumin - 0,1 Gumin

Gu= 13,53-0,1.13,53= 12,17 (KN)

ịG u =12,17 (Nga)KN)

2- Phản lực của đất tác dụng lên bộ công tác.

Phản lực của đất tác dụng lên lỡi ủi ở điều kiện làm việc bình thờng chính làlực cản đào của đất dợc xác định ở phần tính toán kéo Lực tìm đợc bằng ph-

ơng pháp này dùng để xác định lực kéo cần thiết, công suất dẫn động máycũng nh để tính các chi tiết của bộ công tác về độ bền lâu

Khi tính bền ngời ta dùng giá trị lớn nhất của phản lực đất trong trờng hợpmáy ủi làm việc ở điều kiện nặng nhọc nhất Đó là lỡi ủi va vấp vào chớngngại khi máy ủi chuyển động mà không khắc phục nổi nh tảng đá, gốc cây …

Lực của chớng ngại tác dụng lên lỡi ủi là áp lực pháp tuyến N và lực ma sátF=f1.N có chiều hớng lên trên Ngoài ra còn có phản lực của đất tác dụng lênlỡi ủi khi lỡi cắt mòn: Po2, W2( nh hình vẽ)

1

) (

1 max

max max

1

 d

) ( 13 , 129 ) 54 0 9599 , 0 ( 8 , 0 1

8 , 0 ).

29 , 12 15 , 140 (

P

2

Hình 3: Sơ đồ lực tác dụng lên lỡi ủi khi va vấp

Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay

Giá trị lớn nhất của P3 cần phải kiểm tra theo điều kiện bám ngang của

bộ di chuyển máy kéo với đất ( hình vẽ )

.Gb L f

M cq  cq

Trong đó: fcq-hệ số qui đổi lực cản quay của xích, chọn fcq=1

Gb- trọng lợng bám của máy kéo,

khi xilanh thuỷ lực nâng Gb=Gmu

Gb=Gmk+Gu=140,15+12,17=152,32 (KN)

L- chiều dài dải xích L=2380 mm =23,8 m

=>

) ( 63 , 90 4

38 , 2 32 , 152 1

KN

) ( 17 , 24 75 , 3

63 , 90

Lực tác động của xi lanh thuỷ lực đạt giá trị lớn nhất khi bắt đầu cắt hay bắt

đầu nâng ở cuối quá trình cắt Do đó ta tính lực nâng lớn nhất Snmaxở hai vị trí:

1.Vị trí 1: lực đẩy của xi lanh thuỷ lực ở đầu qúa trình cắt:

Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay

B a

r=2540

lo=3300 l=3750 lm=1260

l1=990

P'o2 Gu

200 a=70

Sn

Để xác định lực này ta thiết lập phơng trình mô men của các lực tác dụng

lên bộ lỡi uỉ đối với điểm C:

r

l.

G m P l.

P02 01 u 0

max n

Với l = 3,75 (m) ; l0 = 3,30 (m) ; m = 0,41(m) ; r = 2,54 (m)

).

( 17,57 54

, 2

30 , 3 17 , 12 41 , 0 8 , 72 75 , 3 58 , 30

max

KN

Vậy S n max =17,57 (Nga)KN)

Trị số Snmax cần phải kiểm tra theo điều kiện ổn định của máy khi nó bậpbênh ở điểm B dới tác dụng của lực đẩy

Snmax  Snođ

Xác định lực nâng lớn nhất theo diều kiện ổn định nh sau:

Xuất phát từ phơng trình cân bằng các lực tác dụng lên máy ủi khi máy kéobập bênh đối với điểm B, ta xác định lực P’02 cần thiết để giữ lỡi uỉ khi chuyển

động:

1

1 0 u m m ,

02 l l

) l l ( G l.

GP

) ( 27 , 8 4 99

, 0 75 , 3

) 26 , 1 30 , 3 (

17 , 12 26 , 1 15 , 140

02 od n

S   

Thay giá trị P’02 vào công thức:

) ( 7 , 43 54

, 2

30 , 3 17 , 12 41 , 0 8 , 72 75 , 3 27 , 48

KN

S n max =17,57 (Nga)KN)  S n ođ =43,7 (Nga)KN)

Điều kiện ổn định Snmax  Snođ thoả mãn

Lực đẩy của xi lanh thuỷ lực khi bắt đầu nâng bộ lỡi ủi ở cuối qúa trình cắt:

Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay

ld=3600 lo=3300 l=3750

410

l1= 1390 lm=1120 a=70

theo công thức (7-27):

r

m P l.

P l.

l.

G l.

Với: ktx – Hệ số tơi xốp

L – Chiều dài lỡi uỉ, L = 3,64 m

 - Trọng lợng riêng của đất

0 - góc soải tự nhiên của đất, bảng (1-6), 0 = 450 -

Fn = Diện tích hình viên phân + Diện tích hình tam giác

R – Bán kính cong của lỡi uỉ, R = 1m

Diện tích hình quạt OAnC là: R2.gocAOC/2=12 0,51765=0,51765 (m2) =Squạt

Diện tích tam giác OAC là : AC.OO’/2

Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay

OO’ = OA.sin(900-310)=1.sin590=0,857 (m)

, 1

16 64 , 3 178 , 0

KN

Gđ =9,1 (KN)

Tính  :  = f2 T + C F

trong đó: T- lực kéo đặt trớc lỡi ủi, T = 0

f2 – hệ số ma sát đất với đất

C- hệ số bám của đất khi trợt,tra bảng (1-7),

C = 0,010 MPa

C = 10 (KN) F- diện tích mặt trợt

F = AB L= 0,732.3,64= 2,665 (m2)ị = 2,665 10 =26,65 (KN)

1 max=129,13 (KN)

P02=P2max=9,11 (KN)thay sè vµo:

) 102(

54 , 2

041 13 , 129 75 , 3 11 , 9 75 , 3 65 , 26 6 , 3 2 , 10 30 , 3 17

P l.

l.

G l.

02 d

d 0

d d 1 0 u m m ,

) l l ( ) l l ( G ) l l ( G l.

G

P        

thay sè

8,54 1 39

, 1 75 , 3

) 39 , 1 75 , 3 (

65 , 26 ) 39 , 1 6 , 3 (

1 , 9 ) 39 , 1 30 , 3 (

17 , 12 12 , 1 15

54 , 2

41 , 0 13 , 129 75 , 3 54 , 18 75 , 3 26,65 6

, 3 1 , 9 3 , 3

§å ¸n m¸y thuû lîi: ThiÕt kÕ m¸y ñi víi lìi Ben quay

a M¸y lµm viÖc trªn mÆt ph¼ng n»m ngang

b M¸y lµm viÖc trªn mÆt dèc víi gãc dèc 

ChiÕu c¸c lùc theo ph¬ng ngang:

Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay

Phần Iv: hệ thống thuỷ lực

1- Hệ thống thuỷ lực:

Truyền động thuỷ lực là một bộ phận không thể tách rời đợc của bất kỳ một

máy hiện đại nào Truyền động thuỷ lực phát triển rất nhanh và thay dần

truyền động cơ học trong các máy thuỷ lợi

Sơ đồ hệ thống điều khiển thuỷ lực của máy ủi T100M

7- Bộ phận điều khiển bằng tay

8- Van 1 chiều và tiết lu

9- Xilanh thuỷ lực

10- Bộ phận điều khiển tự động

a-Quá trình nâng ben:

*Điều khiển bằng tay;

Dầu từ thùng dầu 1, qua bơm 3 đến bộ phận điều khiển bằng tay 7, Bộ phận

này cho dầu vào buồng bên phải của xilanh và buồng bên trái của xi lanh

thông với đờng dầu hồi Xi lanh thuỷ lực đợc dịch chuyển về bên trái Lỡi ben

đợc nâng lên

b-Quá trình hạ ben:

*Điều khiển bằng tay;

Hệ thống điều khiển bằng tay 7 cho dầu vào buồng bên trái của xilanh và

buồng bên phải của xi lanh thông với đờng dầu hồi Xi lanh thuỷ lực đợc

dịch chuyển về bên phải Lỡi ben đợc hạ xuống

c-Quá trình nâng ben:

*Điều khiển tự động;

1 2 10

9

8 7

6 5

4

3

Dầu từ thùng Dầu 1 qua bơm 2 tới bộ phận điều khiển tự động 10 Bộ phậnnày điều khiển con trợt để Dầu đi vào buồng bên phải của xi lanh thuỷ lực vàbuồng bên trái của xi lanh thuỷ lực nối với đờng hồi của hệ thống Lỡi ben đợcnâng lên nhờ lực của xi lanh thuỷ lực.

d-Quá trình hạ ben:

*Điều khiển tự động;

Dầu từ thùng Dầu 1 qua bơm 2 tới bộ phận điều khiển tự động 10 Bộ phậnnày điều khiển con trợt để Dầu đi vào buồng bên trái của xi lanh thuỷ lực vàbuồng bên phải của xi lanh thuỷ lực nối với đờng hồi của hệ thống Lỡi ben đ-

ợc hạ xuống nhờ lực của xi lanh thuỷ lực

Bộ phận van một chiều và tiết lu 8 đợcđặt trong ống dẫn của xi lanh thuỷlực 9 để tránh sự gián đoạn của dòng chất lỏng làm việc trong các khoang của

xi lanh thuỷ lực khi piston chuyển động nhanh dới tác dụng của tải trọngngoài Duy trì áp suất nhỏ cần thiết không đổi ở ống dẫn chính của xi lanhthuỷ lực để đảm bảo độ tin cậy đóng mở con trợt của bộ phận điều khiển 10không phụ thuộc vào sự dao động áp suất trong đờng ống chính của bơm.Van an toàn 5 và van một chiều 6 đảm bảo hệ thống không bị quá tải và bảo

vệ hệ thống điều khiển bằng tay khi hệ thống tự động làm việc

).

( 0085 , 0 10000

14 , 3

3 , 1 102 2

2

2

m p

k Sn

§å ¸n m¸y thuû lîi: ThiÕt kÕ m¸y ñi víi lìi Ben quay

k Sn d

D

2

4

4

2 2



 pp

=>

2 2

2 2

2

51 , 0 ) 7 , 0 (

2

D D

D p

k Sn d

p

01656 , 0 10000 14 , 3 51 , 0

3 , 1 102 2

68

54 , 2

tg tg

Ta cã chiÒu s©u c¾t max lµ h=116 (mm) =0,116 (m)

VËy hµnh tr×nh xilanh nhá nhÊt lµ:

S=0,609 (m)

Đây là vị trí phức tạp nhất, với điều kiện sau:

-Máy chuyển động trên mặt phẳng ngang

-Lực nâng và lực kéo lớn nhất đợc xác định theo điều kiện ổn định và theocông suất động cơ, kđ =2

Xc1 E1

Y m1



Hình 1-Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi có lỡi ben quay (vị trí 5)

Ta chọn điểm C2 làm điểm gốc toạ độ để lập hệ toạ độ, trục x và y nằmtrong mặt phẳng của khung, còn trục z nằm trong mặt phăng vuông góc vớikhung Khi xác định ngoại lực tác dụng lên lới ủi ta giả thiết rằng thành phầnnằm ngangcủa pảhn lực đất P3 tác dụng lên lỡi ủi đều do khớp C2 chụi và