tính toán thiết kế máy bốc xúc

Lời nói đầuĐồ án tốt nghiệp là một trong những nội dung quan trọng đối với sinh viênsắp tốt nghiệp .Ngoài mục đích kiểm tra sát hạch kiến thức lần cuối đối với sinhviên trớc khi ra trờng

mục lục

Lời nói đầu 1

Chơng 1: tổng quan về tình hình sử dụng ,khai thác máy bốc xúc ở Việt Nam 4

I.1-Tổng quan về máy xúc lật 4

I.1.1-Công dụng và phạm vi sử dụng của máy xúc lật 5

I.1.2- Phân loại máy xúc lật……… 5

I.1.3-Cấu tạo chung máy bốc xúc bánh lốp….……… 6

I.1.4- Một số đặc điểm chung của máy bốc xúc bánh lốp……….6

I.2- Một số vấn đề chung trong sử dụng và thi công máy bốc xúc………7

I.2.1- Các mức đánh giá về gàu xúc đối với máy bốc xúc……….7

I.2.2- Các chỉ tiêu kĩ thuật về hoạt động của máy bốc xúc………7

I.2.3- Các hệ số đầy gàu đối với các máy bốc xúc bánh lốp và bánh xích .8 I.2.4-Các mức sản lợng của các máy bốc xúc bánh lốp 8

I.3- Tình hình sử dụng máy bốc xúc ở Việt Nam 9

I.4- Truyền động thuỷ lực ở nớc ta hiện nay 10

Chơng 2:Tính toán thiết kế tổng thể máy bốc xúc bánh lốp 12

II.1- Chọn dạng máy 12

II.1.1- Giới thiệu phơng án 12

II.1.2- Lựa chọn phơng án 12

II.2- Tính toán các thông số kĩ thuật cảu máy bốc xúc di chuyển bằng bánh lốp 13

II.2.1-Tính năng suất của máy bốc xúc 13

II.2.2- Tính khối lợng máy bốc xúc 14

II.2.3- Tính lực kéo lớn nhất của máy bốc xúc 14

Chơng III.tính toán thiết kế một số cụm chi tiết chủ yếu

III.1- Tính toán thiết kế bộ công tác 15

III.1.1- Tính toán thiết kế gàu xúc 15

1- Xác định hệ thống lực tác dụng lên gầu 15

2- Lực tác dụng vào mép góc gầu 15

3- Tính toán thiết kế gầu 17

III.1.2- Tính toán thiết kế răng gầu 18

III.1.3- Tính toán thiết kế cần xúc 21

1- Lực và biểu đồ nội lực của cần xúc 21

2- Tính chọn tiết diện cần xúc 25

III.1.4- Tính toán hệ thống lực tác dụng lên bộ công tác 30

III.1.5- Tính bền cho các chi tiết, cụm chi tiết thuộc bộ công tác 33

1 Mô hình tính 33

2 Tính bền 34

III.2- Tính ổn định cho máy bốc xúc 42

III.2.1- Trờng hợp máy bốc xúc gặp phải vật cản cứng đột ngột 42

III.2.2- Trờng hợp máy vừa xúc vật liệu vừa di chuyển lên dốc 43

III.3- Thiết kế hệ thống thuỷ lực 73

III.3.1- Xác định nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu 45

1-Nhiệm vụ thiết kế 45

2-Số liệu ban đầu 45

III.3.2- Xây dựng sơ đồ truyền động thuỷ lực tổng thể 47

III.3.3- Xác định các thông số cơ bản của hệ thống truyền động thuỷ lực và tính chọn các cụm máy thuỷ lực chính 49

1-Đối với các động cơ và xy lanh thuỷ lực 49

2-Tính chọn thùng dầu 57

Chơng 4.tính toán gia công chế tạo răng gầu xúc của máy bốc xúc IV.1-Phân tích tính năng, điều kiện làm việc của răng gầu 60

1- Chọn vật liệu, Phôi……….60

2- Nguyên công khoan lỗ bắt bu lông………61

3- Nguyên công nhiệt luyện……… 63

4- Nguyên công nắn thẳng lần cuối………63

5- Nguyên công kiểm tra chất lợng……… 63

Chơng 5 công tác sử dụng máy bốc xúc trên công tr-ờng…………64

V.1 – Một số vấn đề chung về sử dụng máy bốc xúc trên công trờng .64

1- Một số vấn đề chung khi sử dụng máy bốc xúc trên công trờng .64

2- Khai thác kĩ thuật máy bốc xúc 67

V.2- Bảo quản kĩ thuật máy bốc xúc 68

1- Khái niệm chung……….68

2- Những yêu cầu đối với nơi bảo quản máy……… 68

3- Tổ chức bảo quản máy bốc xúc……… 69

V.3 – Bảo dỡng và sửa chữa kĩ thuật máy bốc xúc……… 70

1- Bảo dỡng kĩ thuật……… 71

2- Sửa chữa máy bốc xúc……….75

V.4- Các h hỏng thờng gặp trong máy bốc xúc……….80

V.5- Vận chuyển máy bốc xúc……… 85

1- Vận chuyển bằng cách tự hành……… 85

2-Vận chuyển bằng phơng tiện vận chuyển……….86

Lời nói đầu

Đồ án tốt nghiệp là một trong những nội dung quan trọng đối với sinh viênsắp tốt nghiệp Ngoài mục đích kiểm tra sát hạch kiến thức lần cuối đối với sinhviên trớc khi ra trờng ,nó còn giúp cho bản thân mỗi sinh viên hệ thống lại toàn

bộ những kiến thức đã học qua 5 năm đại học Tập dợt cho mỗi sinh viên làmquen với thực tế sản xuất Với ý nghĩa đó trong đề tài thiết kế của mình bản thân

Em đã đợc giao đề tài : “Tính toán, thiết kế máy bốc xúc ,truyền động thuỷlực” Đây có thể nói là đề tài không mới nhng nó có ý nghĩa thực tiễn đối với bảnthân em khi ra làm việc,khi mà Với chính sách mở cửa của Đảng và Nhà nớc, đất

nớc ta đang chuyển mình phấn đấu từ một nớc nghèo nàn lạc hậu trở thành nớc

công nghiệp hoá, hiện đại hoá.Và hiện nay đất nớc ta đang cố gắng tự nghiêncứu sản xuất các thiết bị máy móc trong nớc thay thế hàng nhập khẩu nhằm giảmchi phí đầu t

Đợc sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo hớng dẫn :

Ts: Thái Hà Phi

Cùng tập thể các Thầy ,Cô giáo trong bộ môn Máy Xây Dựng & Xếp Dỡ ờng Đại Học GTVT Hà Nội cộng với sự nỗ lực của bản thân Em đã hoàn thànhthiết kế đợc giao

tr-Do thời gian và kiến thức có hạn, mặc dù đã rất cố gắng Song trong quátrình thiết kế không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy Em kính mong cácThầy ,Cô giáo trong bộ môn nhận xét ,chỉ bảo để giúp Em hoàn thiện hơn đồ áncủa mình Giúp cho buổi bảo vệ đồ án đạt kết quả tốt

Một lần nữa Em xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo hớng dẫn cùng toànthể các Thầy, Cô giáo trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án này

Hà Nội ngày 15/5/2002

Sinh viên thực hiện

đổ sang hai bên sờn và loại đổ vật liệu ra phía sau(máy xúc vợt)

ở loại gầ đổ vật liệu phía trớc xúc vật liệu bằng cách cho máy tịnh tiến vàhạ gầu xuống cho lỡi gầu cắm vào đống vật liệu ,sau đó quay gầu với góc quay

450-600.ở loại gầu đổ bên hông bộ công tác xúc đợc đặt trên mâm quay,sau khixúc vật liệu song sẽ quay tay gầu cùng với cần sang hai bên hông để đổ xuốngphơng tiện vận chuyển(quay sang bên trái hoặc bên phải vuông góc) Loại máy

có khung di chuyển có hai nửa lắp khớp bản lề với nhau để dễ lợn vòng ở máygầu đổ phía sau lấy vật liệu phía trớc,sau khi đã xúc vật liệu ngời ta điều khiểntay gầu và gầu về phía sau máy để dỡ vật liệu,vật liệu chảy về phía đuôi gầu.Loại máy bốc súc một gầu đổ vật liệu phía sau ít thuận lợi cho khai thác,nên nódần đợc thay thế bằng loại máy đổ phía trớc và loại máy đổ bên hông

Thông số cơ bản của máy bốc xúc một gầu là tải trọng nâng của nó Đốivới loại máy đổ vật liệu phía trớc là vật liệu chứa trong gầu,đối với loại máy đổvật liệu phía bên hông, ngoài trọng lợng của vật liệu chứa trong gầu còn phải kể

đến trọng lợng bộ phận công tác Sức nâng của máy xúc một gầu di chuyển bánhlốp từ 0,32-5 Tấn; đối với máy di chuyển xích từ 2-10 Tấn.

Cho gầu xúc vật liệu đợc thực hiện bằng hai phơng pháp :

Phơng pháp 1: Hạ gầu xuống đống vật liệu,cho máy tịnh tiến,lúc đầu gầucắm vào đống vật liệu, nhờ lực đẩy của máy gầu cắm sâu vào đống vật liệu ,sau

đó nâng gầu lên vật liệu sẽ đợc chất đầy trong gầu

Phơng pháp 2: hạ gầu xuống đống vật liệu,cho máy tịnh tiến cắm vào đốngvật liệu với chiều sâu không lớn, sau đó vừa nâng gầu lên vừa cho di chuyển máychậm về phía trớc,gầu sẽ đợc chất đầy vật liệu từ từ

Theo phơng pháp hai đạt hiệu quả cao hơn, vì khi gặp vật liệu cục khôngthể đa sâu gầu một lần vào đống vật liệu đợc,do lực cắm lỡi gầu lớn, bộ phận dichuyển máy sẽ bị trợt Do đó gầu đợc đa vào đống vật liệu cục phải từng nấc sẽthuận lợi hơn, giảm đợc lực cản Theo phơng pháp hai sẽ tiết kiệm năng lợng hơn

so với phơng pháp một, nhng năng suất thấp hơn

Mức độ cắm gầu vào đống vật liệu phụ thuộc vào vị trí của tay gầu, tầmquay càng đặt cao, chiều sâu cắm đợc gầu vào đống vật liệu càng nhỏ

Tốc độ gầu khi xúc vật liệu nằm trong giới hạn từ(1-1,5)m/s Chiều caonâng gầu phải đảm bảo cho gầu có thể đổ đợc vào thùng xe ôtô hoặc phễu chứavật liệu

Nếu sức nâng của gầu (1,25-5)tấn thì chiều cao nâng gầu là (2,8-3,6)m Tốc

độ di chuyển của máy bốc xúc một gầu chạy xích tơng đơng tốc độ di chuyểncủa máy kéo bánh xích từ(3-8)km/h; khi lắp thêm hộp giảm tốc phụ thì có thể

đến(8-12)km/h với mục đích để đảm bảo lực đẩy lớn nhất so với lực bán dichuyển bánh xích trên nền Máy bốc xúc một gầu bánh hơi, thờng đợc trang bị

bộ biến tốc thuỷ lực,đảm bảo tốc độ di chuyển có thể thay đổi tốc độ vô cấptừ(0-40)km/h Khối lợng riêng của máy bốc xúc một gầu di chuyển bánh hơi th-ờng (3-4)Tấn trên một tấn sức nâng của gầu

Công suất cần thiết của động cơ đợc xác định từ trọng lợng máy và tốc độ

di chuyển của máy, thờng cứ (25-35)KW trên một tấn sức nâng của gầu

*Công dụng ,phân loại, phạm vi sử dụng của máy bốc xúc một gầu

I-1.1Công dụng và phạm vi sử dụng của máy xúc lật

+Máy xúc lật trong xây dựng đợc sử dụng để xếp dỡ, vận chuyển với cự

ly ngắn các loại vật liệu rời (cát đá sỏi), tơi hoặc dính, xúc các loại hàng rời,hàng cục nhỏ

+khai thác (đào và xúc)đất thuộc nhóm:I và IIvà đổ lên các thiết bị vậnchuyể;

+có thể vận chuyển các loại vật liệu trên trong cự ly đến 1Km

+ Nó đợc sử dụng rộng rãi trong các mỏ đá, trong các xí nghiệp sảnxuất vật liệu xây dựng,trong các kho bãi chứa vật liệu xây dựng và trong cáctrạm sản xuất bê tông tơi,bê tông Atphal Ngoài ra máy bốc xúc còn đợc sử dụngvào một số công việc khác tuỳ vào bộ công tác của từng máy mà ta có công dụngriêng

I.1.2:Phân loại máy xúc lật

Các máy xúc lật tuy rất đa dạng về hình dáng nhng có thể phân loại theo

+Máy xúc lật dỡ tải phía trớc máy

+Máy xúc lật dỡ tải hai bên sờn

+Máy xúc lật dỡ tải ra phía sau

- Theo kết cấu thiết bị công tác:

- Theo kết cấu tổng thể:

+Máy xúc lật làm việc liên tục

+Máy xúc lật làm việc theo chu kỳ

I.1.3.Cấu tạo chungmáy bốc xúc bánh lốp

1-gầu

xúc;

2-thanh đẩy; 3-xy lanh lật gầu; 4-khung chính; 5-ca bin điều khiển ;

6-máy cơ sở; 7,10: hệ thống di chuyển bánh lốp; 8- khớp quay; 9:xy lanhnâng hạ khung chính

I.1.4.cấu tạo tổng thể của máy bốc xúc một gầu

Máy bốc xúc một gầu có bộ công tác đạt trên mấy cơ sở Bộ công tác của

máy gồm: Cần ,tay gàu, gầu _răng gầu, các chốt liên kết và hệ thống xi lanhthuỷ lực Cần là bộ phận nâng gầu lên cao phục vụ quá trình xúc và đa vật liệulên cao.Cần đợc nâng lên nhờ hai xi lanh thuỷ lực đặt ở hai bên máy.Tay gầu là

bộ phận để thay đổi góc cắt đất và lật gầu khi đổ vật lệu.Tay gầu đợc điều khiểnbằng xi lanh tay gầu đặt ở trớc máy.Gầu để đựng vật liệu , răng gầu có tác dụng

để chống mòn và gẵy lỡi gầu khi gặp vật liệu cứng.Răng gầu khi mòn có thể thaythế nhanh chóng.ở bộ công tác còn có bộ phận là khớp và chốt liên kiết , chúng

có tác dụng để liên kết các chi tiết lại với nhau

Máy cơ sở của máy bốc xúc một gầu gồm các phần động lực ,bộ di chuyển,khung máy và ca bin lái

Máy bốc xúc bánh hơi sử dụng động cơ Diezen 4 kì ,đặt ở phía sau máy, các

xi lanh đợc đặt thẳng đứng, thân máy và ca bin đợc đặt ở trên xát xi.Hệ thống

điều khiển đợc đặt trong ca bin lái.Hệ thống điều khiển bằng điện điều khiển các

xi lanh tay gầu, xi lanh cần và xi lanh lái máy bốc xúc một gầu có bánh trớc vàbánh sau đều là bánh chủ động nên rất cơ động và dể di chuyển trong quá trìnhlàm việc

* máy bốc xúc bánh lốp

-Sử dụng động cơ diezen, chế độ làm việc nặng của Caterpillas.

-Ca bin tiện nghi, có tầm quan sát tốt,có cơ cấu điều khiển và nâng tự động.-Vô lăng và chỗ ngồi giảm chấn có thể điều chỉnh đợc, bốn bánh có phanh

đĩa ngâm kín trong dầu

- Truyền động biến mô tự động cho phép ngời lái có thể lựa chọn chế độ

điều khiển bằng tay hoặc tự động

- Kiểm soát các chức năng làm việc của máy bằng máy tính Có thể hiển thịbáo khi phanh bị mòn quá, có cơ cấu hành tinh giới hạn trợt

-hệ thống giảm chấn điều khiển lái tự động đóng, mở

-Có thể kiểm soát tải trọng

*máy bốc xúc có bộ di chuyển bánh xích:

-Tính đa năng cao: có thể đào,chất tải,ủi,lấp hố móng với mọi điều kiện đấtnề

- Ca bin êm dịu đảm bảo môi trờng tuyệt vời cho ngời lái

- Xích bôi trơn kín làm giảm mức mài mòn và chi phí bảo dỡng

- Thanh nối kín làm kéo dài chu kì bôi trơnvà giảm thời gian bảo dỡng.-điều khiển gầu tự động cho phép nâng gầu tới chiều cao để đặt trớc vàquay vềvới góc đào đặt trớc, làm giảm thời gian chu kì làm việc

-Các gầu công dụng chung và đa dụng, cơ cấu thay dầu nhanh và nhiềuthiết bị công tác khác làm tăng tính đa năng của máy

- Động cơ phía sau tạo ra sự ổn định tự nhiên nh một đối trọng, tầm quansát tốt và tỉ lệ trọng lợng/công suất tốt

-Truyền động thuỷ lực thuỷ tĩnh điều khiển điện tử cho phép điều khiển haigiải xích độc lập Quay vòng nhanh, tốc độ thay đổi vô cấp hai chiều gia tốcnhanh, cơ động và năng suất cao

-Bơm và mô tơ thuỷ lực có dung tích làm việc thay đổi làm cho hiệu quảlàm việc cao và điều khiển dễ dàng

-Thanh nối chữ Z làm tăng lực đào, ít điểm bơm mỡ hơn và tốc độ đổnhanh hơn

I.2.1các mức đánh giá về gầu xúc đối với các máy bốc xúc

- Sức chứa chất đống của một gầu xúc của máy bốc xúc đợc dựa trên cáctiêu chuẩn SAE Tiêu chuẩn này quy định góc dốc tự nhiên của vật liệu là 2:1 đốivới phần vật liệu nằm ở phía trên của sức chứa gạt bằng Sự điều chỉnh theo hệ số

đầy gầu đối với một gầu xúc của máy bốc xúc điều chỉnh sức chứa chất đống đổitheo khối vật liệu rời(ICY) dựa trên loại vật liệu đợc đào

Khi khối vật liệu theo thể tích của một gầu xúc đợc xác định, bắt buộc phảikiểm tra về trọng lợng đối với tải Khác với máy đào, để đa gầu xúc vào vị trí đổ,máy bốc xúc bắt buộc phải quay và di chuyển cùng với tải S EA đã thiết lập cácgiới hạn về trọng lợng tải hoạt động đối với các máy bốc xúc Một máy bốc xúcbánh lốp bị giới hạn bởi tải hoạt động, theo trọng lợng, giá trị này nhỏ hơn 50%của tải trọng đầy đủ tĩnh đợc xác định theo trọng lợng kết hợp của tảivà gầu xúc,

đợc đo từ trọng tâm của thiết bị đến cự li tiếp cận tối đa của gầu xúc, với đốitrọng và các lốp thờng Với trờng hợp máy bốc xúc bánh xích, tải trọng hoạt

động đợc giới hạn dới 35% của tải trọng tĩnh Hầu hết các gầu xúc đợc thiết kếkích thớc dựa trên trọng lợng tiêu chuẩn 3.000 lb trên Cuyd vật liệu rời

I.2.2-các chỉ tiêu kỹ thuật về hoạt động

Các chỉ tiêu kĩ thuật về hoạt động đại diện đối với một máy bốc xúc bánhlốp đợc liệt kê dới đây:

-Sức kéo của bánh đà của động cơ 119@ 2.30 rmp

I.2.3-Các hệ số đầy gầu đối với các máy bốc xúc bánh lốp và bánh xích

Vật liệu Hệ số đầy gầu của máy

bốc xúc bánh lốp(%) Hệ số đầy gầu của máy bốc xúc bánh xích(%)

Vật liệu rời

Hỗn hợp các thành phần 95-100 95-100

I.2.4-Các mức sản l ợng của các máy bốc xúc bánh lốp:

Mức năng suất của một máy bốc xúc sẽ phụ thuộc vào:

Thời gian cố định cần thiết để chất tải cho gầu xú,đổi số,quay đầu và đổ tải.-thời gian cần thiết để di chyềnt vị trí chất tải

-Thể tích thực tế của vật liệu đợc vận chuyển trong mỗi chuyến

Các máy bốc xúc bánh lốp có khả năng di chuyển tốt hơn và có thể dichuyển với tốc độ cao hơn trên các mặt đờng vận chuyển êm thuận, các mứcnăng suất của chúng cao hơn so với các thiết bị bánh xích trong các điều kiệnthuận lợi đòi hỏi cự li di chuyển dài

* các thời gian chu kì cố định của máy bốc xúc.

Khi vận chuyển với gầu xúc có tải, thiết bị cần phải di chuyển với tốc đổtrung bình khoảng 80% so với tốc độ tối đa trong phạm vi tốc độ thấp Khi trở vềkhông tải, thiết bị cần phải di chuyển với tốc độ trung bình khoảng 60% của tốc

độ cao nhất của phạm vi tốc độ trung bình đối với các cự li dới 100ft và tại tốc

độ khoảng 80% của tốc độ cao nhất trong cùng phạm vi tốc độ đối với các cự li

100 ft và lớn hơn Các tốc độ trung bình (theo foot trên phút fpm) nên vàokhoảng cách nh sau:

-vận chuyển tất cả các cự ly:

ly vận chuyển tăng lên đến năng suất đợc thể hiện bằng việc tính toán nh sau

*thời gian chu kỳ:

Thời gian cố định 0.4

5

0.45

0.45

0.45

0.45

Thời gian vận chuyển 0.0

9

0.18

0.36

0.55

0.73

Thời gian trở về 0.0

4

0.09

0.13

0.19

0.26

I.2.4-Các mức sản l ợng của các máy bốc xúc bánhxích:

Các mức sản lợng của các máy bốc xúc bánh xích đợc xác định theo cùngcách thức đối với các máy bốc xúc bánh lốp

I-3:Tình hình máy bốc xúc ở Việt Nam

Những năm gần đây,mức độ cơ giới hoá trong lĩnh vực thi công ở nớc tangày càng tăng,tính đến năm 1993 tổng số thiết bị cơ giới hoá đã tăng lên tới40.000 chiếc,bao gồm gần 50 chủng loại khác nhau của khoảng 24 nớc sản xuất.Trong đó bộ giao thông vận tải quản lỷtên 20%.Do số lợng máy móc quá nhiềugây khó khăn cho công tác quản lý,khai thác những máy móc thiết bị thờng đợcnhập từ các nớc Đông Âu từ những thập kỉ trớc nên tính tối u của bộ công tác vàmáy cơ sở còn nhiều hạn chế Hiện nay do điều kiện kinh tế nớc ta còn kém pháttriển,việc nhập khẩu hay đầu t chế tạo máy mới gặp rất nhiều khó khăn Vì vậyviệc khai thác các thiết bị máy móc đã có và tối u hoá bộ công tác để phù hợpvới tình hình sử dụng của nớc ta là công việc rất quan trọng và cần thiết

Hiện nay máy bốc xúc ở Việt Nam chủ yếu dùng ở các trạm trộn bê tông ximăng,bê tông nhựa nóng Một máy xúc có thể đáp ứng đợc cho một trạm Ví dụ

nh tại xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng thuộc công ty xây dựng số 6 Hà Nội

có một máy bốc xúc KLD70 dung tích gầu 2 tấn phục vụ cho trạm trộn bê tông

xi măng công xuất 35m3 /h Hiện nay nớc ta đang trong công cuộc phát triển cơ

sở hạ tầng rất lớn vì vậy máy bốc xúc rất quan trọng và cần thiết

Bảng số lợng máy bốc xúc thuộc quyền sở hửu của các đơn vị xây lắp có

đến 31-12-1998

I-4:truyền động thuỷ lực tại n ớc ta hiện nay

Truyền động thuỷ lực (TĐTL) là một tiến bộ khoa học kỹ thuật, đợc ápdụng rộng rãi trong khoảng 30 năm tở lại đây trong nhiều ngành chế tạo máy.Việc ứng dụng TĐTL ngày càng nhiều đã góp phần nâng cao các chỉ tiêukinh tế

kĩ thuật của máy móc, và nhất là đã đáp ứng một phần nhu cầu động hoá ngàycàng cao trong kỹ thuật

Cùng với sự phát triển của thời đại,trên các máy xây dựng và xếp dỡ, đặcbịêt là máy thi công, khuynh hớng thuỷ lực hoá dần dần chiếm u thế một cáchtuyệt đối Năm 1984 ở các nớc t bản phát triển, các máy xây dựng và xếp dỡTĐTL nh cần trục ô tô, xe nâng hàng, máy làm đất chiếm tới 94%, cho tới naycon số này xấp xỉ 100%

Các máy xây dựng và xếp dỡ TĐTL đợc sử dụng rộng rãi ở các ga đờng sắt,bến cảng,kho bãi hàng hoá, trên các công trờng xây dựng,bãi khai thác vậtliệu để thực hiện các công việc xếp dỡ hàng hoá, trục lắp các thiết bị, thi côngxây dựng Sở dĩ chúng đợc sử rộng rãi nh vậy là do hệ thống truyền động thuỷlực có rất nhiều u điểm nổi bật

- Có khả năng truyền đợc lực lớn và đi xa

-Trọng lợng, kích thớc bộ truyền nhỏ hơn so với các kiểu truyền động thuỷlực khác

-Các khả năng tạo ra những tỉ số truyền lớn ( tới 2000 hoặc cao hơn nữa).-Quán tính của truyền động nhỏ

-Truyền động êm dịu không gây ồn

-Điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng, thuận lợi, không phụ thuộc vào công suấttruyền động

-Cho phép điều chỉnh vô cấp tốc độ của bộ công tác

- Có khả năng tự bôi trơn bộ truyền,nâng cao đợc tuổi thọ của máy

- Có khả năng tự bảo vệ máy khi quá tải

- có khả năng bố trí bộ truyền theo ý muốn, tạo hình dáng tổng thể đẹp, có

độ thẩm mỹ cao

- Dễ dàng chuyển đổi chuyển động quay thành tịnh tiến và ngợc lại

- Sử dụng các cụm máy đã đợc tiêu chuẩn hoá, thống nhất hoá, tiện lợi choviệc sửa chữa, thay thế cụm chi tiết, giảm thời gian và giá thành sửa chữa.

Tuy nhiên bên cạnh đó truyền động thuỷ lực vẫn còn tồn tại những nhợc

Truyền động thuỷ lực có hai loại: truyền động thuỷ tĩnh và truyền độngthuỷ động

Trong truyền động thuỷ tĩnh năng lợng truyền động đợc dùng dới hình thứcdầu có áp suất cao và chuyển động với vận tốc nhỏ

Trong truyền động thuỷ đậu, năng lợng truyền đợc cơ bản là do kết quả sửdụng động năng của dầu, còn áp suất dùng không cần lớn

Với các máy xây dựng và xếp dỡ, truyền động thuỷ động cha phát triển đếncác bộ máy trực tiếp (tức là nó cha làm đợc nhiệm vụ quán xuyến từ động cơ đếncác cơ cấu cuối cùng của máy), mà chỉ có tính chất thay thế một khâu nào đấy(ly hợp, hộp số ) của truyền động cơ học

Trái lại truyền động thuỷ tĩnh đã giải quyết triệt để khâu truyền động từ

động cơ đến tận các bộ máy khác nhau trong máy, mà nhiều khi không hoặc ítdùng hình thức cơ học hỗ trợ Nói tóm lại, về mọi phơng diện, truyền động thuỷtĩnh đợc đánh giá cao

Ch

ơng ii:

Tính toán thiết kế tổng thể máy bốc xúc II.1: chọn dạng máy

Ngày nay máy bốc xúc đợc sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực thi công máyxây dựng cơ bản Để thiết kế một máy bốc xúc có thể có nhiều phơng án, mỗiphơng án thiết kế đợc căn cứ trên tính chất, điều kiện làm việc của máy và yêucầu về hiệu quả kinh tế trong quá trình thi công và một số yếu tố khác nữa.

Căn cứ theo điều kiện làm việc và tính chất công việc của máy bốc xúc ta

có thể đa ra 3 phơng án thiết kế sau:

- Thiết kế máy bốc xúc làm việc tại trạm trộn nhựa atphan hoặc bê tông ximăng Với điều kiện làm việc ổn định về chu kỳ tải trọng nâng, thành phần vậtliệu có tính chất chuyên dùng cao

- Thiết kế máy bốc xúc làm việc tại các công trờng xây dựng cơ bản nh ờng xá, đập,thuỷ điện với điều kiện làm việc nặng nhọc và kém ổn định nh chukì làm việc dài, tải trọng nâng đổ lớn,thành phần vật liệu phức tạp có tính chấtchuyên dùng hơn

đ Thiết kế máy bốc xúc làm việc tại các đô thị đợc dùng để làm các côngviệc vệ sinh đô thị với điều kiện làm việc đơn giản nhẹ nhàng nh: tải trọng nâng

đổ nhỏ, tính chất công việc đơn giản Do đó phơng án này thờng là thiết kế máybốc xúc bánh lốp mini và có tính vạn năng cao, thờng máy đợc gắn thêm bộcông tác gầu đào ở phía sau

II.2: tính toán các thông số kỹ thuật của máy bốc xúc

di chuyển bằng bánh lốp

II.2.1:Năng suất của máy

ck t

tg d

sd k T

k k q N

.

3600

= (m3)

Trong đú:

dung tớch gầu.q=1.3 m3

Kd:hệ số đầy gầu.

Bảng hệ số đầy gầu

Tên vật liệu

Khối lượng riêng γ

(T/m 3 ).

K d

Cátẩm

Đádăm

Đấtlẫn đá

-Đất tơi kt = 1 , 2 ÷ 1 , 26-đất bản đá kt=1 , 24 ÷ 1 , 3.Chän Kt=1,15

Tck- thêi gian mét chu kú,s:

Tck=t1+t2+t3+t4

Víi:

t1=5 ữ 6.s- thời gian xúc vật liệu

t2: thời gian di chuyển đến nơi dỡ,s:

: thời gian trở về vị trí xúc vật liệu

v0=0,95m/s: tốc độ di chuyển khi không có vật liệu

tg d sd

T k

k k q N

.

3600

7 , 48

* 15 , 1

88 , 0

* 5 , 0

* 3 1

* 3600

q- Hệ số khối lợng(q=0,2 với bánh lốp, q= 0,3 đối với bánh xích)

Thay số ta cókhối lợng của máy là:

m=QH/q =2,84/0,2 =14,2 (T)

Chọn máy có khối lợng m= 20(T) để tính toán

II.2.3: Lực kéo lớn nhất.

Lực kéo lớn nhất PKmax đặt trên bánh chủ động đợc tính theo khả năng bámcủa máy nh sau:

III.1:Tính toán thiết kế bộ công tác

III.1.1:Tính toán thiết kế gầu xúc

1> xác định hệ thống lực tác dụng lên gầu xúc.

Để tính toán thiết kế gầu xúc,ta tính toán gầu trong trờng hợp máy làmviệc bất lợi nhất: Máy vừa tịnh tiến lên dốc đi lên đống vật liệu vừa hạ gầu đểxúc vật liệu đồng thời nâng và lật gầu để đổ vật liệu vào phễu chứa Do vậy khigầu khi gầu xúc làm việc nó vừa di chuyển để tích vật liệu vào gầu nh lỡi ủi,vừaquay gầu nh gầu ngửa của máy đào gầu ngửa

2> Lực tác dụng vào góc mép gầu khi gặp vật cản tại góc mép gầu: Rx,Ry.

Ta dùng hai lực này để tính bền cho gầu và răng gầu

Rx=PK - W + V c. mTrong đó:

PK- Tải trọng tính toán của máy (lực đẩy của máy)

Pk=12800(KG)

VT- Vận tốc tích đất

VT=0,277.K.γ.v (m/s)K=0,5 : Hệ số biểu diễn sự giảm tốc độ khi sục vào vật liệu

γ=1ữ1,2 : Hệ số có thể thực hiện đồng thời một vài thao tác Chọn γ=1v- Vận tốc di chuyển của máy khi sục vào vật liệu

v=7,4 (m/h) = 2,05 (m/s)Thay số ta có:

VT=0,277.0,5.1.2,05 =0,284(m/s)V=VT.(1-δ)

δ=0,07 : Hệ số di chuyển số 1

Vậy: V=0,284.(1-0,07) =0,264 (m/s)

m- tổng khối lợng máy

m=20000(kg)C- độ cứng có giá trị phụ thuộc vào độ cứng của bộ công tác và độ cứngcủa vật liệu

C=

2 1

2

1

C C

C C

+Với:

C1- Độ cứng của bộ công tác tính theo công thức thực nghiệm

C1=β.Gm (KG/m)

1200017640000

12000

17640000

W-Lùc c¶n di chuyÓn

W=Gm.ff-HÖ sè ma s¸t

f=0,04 (b¸nh lèp)VËy:

W=196000.0,04=7840(KG)Thay sè ta cã:

G m − 0.

Trong đó:

G0- trọng lợng của bộ công tác

G0= Gm*K0 (KG)Trong đó :

Ry =

2300

650

* 5000 1500

γ

l

- B¸n kÝnh mÐp gÇu:

R0=

)]} 180 1 ( 5 , 0 2 [cot sin

).

cos (

5 ,

0 1

0

γ π

γ λ

γ γ

λ λ

V

r r

Chọn λ0= 1,4

γs= (1,1 ữ 1,2) Chọn λs= 1,2

γk= (0,12ữ 0,14)Chọn λk = 0,14

γr= (0,35ữ 0,4)Chọn λr= 0,4

γ1 = (5ữ 100)Chọn γ1= 60

γ0 = (420- 460)Chọn γ0 = 450

45 [cot 4 , 0 45 sin ).

45 cos 4 , 0 2

0 0

2 0

71 , 0 4 , 0 2 , 1 ( 7 , 0

3 , 1

−

− +

=1,552(m) = 1552(mm)

l1=(0,12- 0,14) R0

= (186,24 – 217,28)Chọn l1 = 200 (mm)

l2= l3 = (1,1 - 1,2 ) R0

l2= l3 = 1707,2 – 1862,4 (mm)chọn l2= l3 = 1800 (mm)

Bán kính đáy gầu:

r0=( 0,35 – 0,4) R0

= (543,2 – 620,8) (mm)Chọn r0 = 600 (mm)

III.1.2: Tính toán thiết kế răng gầu.

Căn cứ vào thực tế (máy xúc lật) ta giả sử mặt cắt răng gầu có dạng hìnhchữ nhật dới đây

Khi gầu xúc gặp vật cản tại góc mép gầu mà trực tiếp là răng gầu thì khi

đó răng gầu đồng thời chịu uốn và nén theo phơng của lực tơng ứng là Ry và Rx

Để tính bền cho răng gầu và tính chọn mặt cắt của răng gầu ta đặt hai lực

Rx và Ry vào ( giả sử tại tâm mặt cắt ) để tính

- Sơ đồ tính :

Mặt cắt nguy hiểm là mặt cắt tại mặt cắt răng gầu Tại đó mặt cắt chịu lựcrất phức tạp : Lực Ry gây ra mô men uốn theo trục x; Lực Rx là lực nén lệch tâmgây ra mô men uốn M’x , My và lực nén chính tâm R’x khi rời Rx về tâm mặt cắt

ứng sất pháp sinh ra tại mặt cắt là:

A

A

b a

Ry Rx

x

y y

x x x

W

M W

M M F

6 2 3 , 9048

6

2 3 , 9048 1163000

3 , 9048

b

= σ

2

2

15 , 4524 6 ) 15 , 4524 1163000

.(

6 3 , 9048

b a

a a b

b

= σ

2 2

2

2 27145 27145

6978000 3

, 9048

b a

a b

b

= σ

Điều kiện để đảm bảo bền cho răng gầu là:

σ ≤ [σ]

Với [σ] : ứng suất uốn cho phép của thép làm răng gầu

[σ] = 2,5.106 (KG/cm2) = 2,5 104(KG/mm2)Vậy :

Với phần gắn vào gầu dài 180mm

III.1.3: Tính toán thiết kế cần xúc

1>Lực và biểu đồ nội lực của cần xúc

Xột tr ng thỏi mỏy b c xỳc tớch y v t li u õy l tr ng thỏi l m vi cạ ố đầ ậ ệ Đ à ạ à ệ

b t l i nh t b i mỏy ph i ch u c l c ng v l c ng u nhiờn do nhi u nguyờnấ ợ ấ ở ả ị ả ự độ à ự ẫ ềnhõn gõy ra Lỳc u h g u xỳc xu ng ng v t li u, cho mỏy chuy n ngđầ ạ ầ ố đố ậ ệ ể độ

t nh ti n, g u t t c m v o ng v t li u v i chi u sõu c m khụng l n; sau úị ế ầ ừ ừ ắ à đố ậ ệ ớ ề ắ ớ đ

v a nõng g u v a cho mỏy di chuy n ch m v phớa tr c, g u ừ ầ ừ ể ậ ề ướ ầ được ch t v tấ ậ

li u d n d n ệ ầ ầ

CG01

P

P02

Khi ó: đ

P01=1,6.2.103.1,75.2.410.0,78 = 10526,88 (kG)

* L c c n xúc v o ng v t li u ự ả à đố ậ ệ được xác nh theo ph ng phápđị ươ

Ta coi ng v t li u r i nh m t v t th x p ta có ph ng trình cân b ngđố ậ ệ ờ ư ộ ậ ể ố ươ ằ

T lý thuy t v t li u x p, ta th y trong cân b ng gi i h n, s tr t x y raừ ế ậ ệ ố ấ ằ ớ ạ ự ượ ảthu n l i l theo m t ph ng nghiêng t d i góc 45ậ ợ à ặ ẳ đặ ướ 0-ϕ/2 so v i ph ng ng su tớ ươ ứ ấchính.

Khi quay g u, t i l i g u xu t hi n l c c t ti p tuy n v i qu oầ ở ạ ưỡ ầ ấ ệ ự ắ ế ế ớ ỹ đạ

ti p xúc l Pế à 02 Có th coi Pể 02 t ph ng th ng ng (nh hình v ) Các m tđặ ở ươ ẳ đứ ư ẽ ặ

tr t c a v t li u s l OA v OB T i m t c t OA l c c n l nh nh t, v t li uượ ủ ậ ệ ẽ à à ạ ặ ắ ự ả à ỏ ấ ậ ệbên ph i m t c t OA s r i v o g u ả ặ ắ ẽ ơ à ầ Để nâng g u lên ph i th ng ầ ả ắ đượ ự ảc l c c ntheo m t tr t OB.ặ ượ

Chi u l c Pế ự 02 theo h ng OB v theo h ng vuông góc v i nó:ướ à ướ ớ

C F

tg P

02

0 02

2 45 sin(

) 2 45 cos(

1

0

tg

F C

Theo nh lý h m sin: đị à

) 2 45

sin(

sin

Sin S

B C h

B C F C

) 2 45

(

.

0 0

P02 = 1 , 41

N u k c l c c n hai th nh bên g u thì ph i nhân thêm 15ế ể ả ự ả à ầ ả ÷20% Khi ó:đ

S B C

3 , 1 08 , 1 08

, 0 410 , 2 1200 5 , 2

, 0 39 ,

g cos450 theo hai

ph ng, m t th nh ph n theo tr c d m v m t theo ph ng vuụng gúc v i nú:ươ ộ à ầ ụ ầ à ộ ươ ớ

- Theo ph ng gúc v i d m:ươ ớ ầ



45 cos 2

45 cos 2

t

45 cos 2

c

0,6m 1m

0,7m

Sơ đồ lực tác dụng lên cần xúc2

P01

P

H 0

t:

Đặ sin 45 

2

01 1

5 , 2502 39

, 5733 2

2 2

88 , 10526

1

+ +

5 , 2502 39

, 5733 2

2 2

88 ,

2 / 3 , 2 6 , 1 3 ,

= +

+

=

⇒

6 , 0

3 , 2 30 6 , 1 53 3 , 2 6 ,

c

Do ó: Yđ D=7874,95-30344,17=-22469,22(KG)

*Bi u n i l c cho o n A-B: ể đồ ộ ự đ ạ

- Xét o n AB: Dùng m t c t (1-1), xét cân b ng bên trái (0đ ạ ặ ắ ằ ≤Z1≤0,7)

Qy= -P1-gc1.Z1

Mu= P1.Z1+ gc1 2

2 1

-1385,55

7725,95 7683,95

P 2

C B

1438,55

7789,95 7736,95

σ=M u + N F z ≤u

55 , 1272

6 41 , 13202

=

b a b

a

σ

Ch n a=5cm ta có:ọ

1400

5

55 , 1272

5

6 41

,

13202

b b

0 46 , 79214

55 , 1272

S Q

Sy=

2 b a

a = 450 ( )

2

36 5 2

cm a

b

=

=

) ( 19440 12

36 5 12

cm b

a

) / ( 104 5

19440

450 22 ,

cm KG

55 , 1272 5.36

41 , 13202 6 W

2 2

U

cm KG F

N

M u Z

= +

= +

III.1.4: TÝnh to¸n hÖ thèng lùc t¸c dông lªn bé c«ng t¸c

* Tr¹ng th¸i m¸y xóc vËt liÖu t¸c dông lªn piston.