Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất lời nói đầu Hiện lĩnh vực giới hoá thi công, lĩnh vực Máy Làm Đất đa dạng , với nhiều chủng loại, đặc tính kỹ thuật, khả làm việc khác Công việc mà máy làm đất thực chủ yếu việc đào đắp, san nền, làm móng Nh điều kiện làm việc thờng xuyên trực tiếp trời, tiếp xúc với bụi đất, ma gió Yêu cầu ngời quản lý sử dụng cần phải nắm bắt đợc toàn đặc tính khả làm việc máy Còn ngời thiết kế cần phải nắm đợc thông số kỹ thuật, yêu cầu kết cấu, khả chịu lực, sơ đồ dẫn động Từ yêu cầu cần tiến hành tính toán thiết kế để đảm bảo máy sau thiết kế, chế tạo máy có đầy đủ tính năng, khả làm việc nh yêu cầu kỹ thuật đề Việc thực Đồ án môn học Máy làm đất giúp cho sinh viên nắm bắt đợc trình tự tính toán kết cấu máy cụ thể Từ vận dụng kiến thức đà đợc trang bị vào thực tế công tác sau Trong trình thực Đồ án , đợc hớng dẫn giúp đỡ tận tình thầy Lu Bá Thuận , em đà hoàn thành Đồ án với đầy đủ khối lợng tiến độ Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên Vũ Quốc Hng số liệu nội dung tính toán số liệu thiết kế: I Đầu đề thiết kế : Thiết bị ủi thờng máy kéo DET 250 II.Các số liệu ban đầu: 1/.Đặc tính kỹ thuật máy kéo DET 250 2/.Hệ thống điều khiển thuỷ lực 3/.Cấp đất nơi máy làm việc : cấp III 4/.Độ dốc máy lên dốc: i=10% nội dung tính to¸n : SVTH : Vị Qc Hng MSSV : 7956-46 Lớp 46 M Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất I Phần tính toán chung: 1/.Công dụng, phân loại, cấu tạo nguyên lý làm việc máy ủi 2/.Xác định thông số máy 3/.Tính toán kéo máy ủi 4/.Tính suất máy ủi 5/.Xác định lực tác dụng lên máy thiết bị ủi II Phần tính toán thiết kế : 1/.Tính toán thiết kế : khung ủi xiên phần I TÝnh to¸n chung thiÕt kÕ M¸Y đI chơng i công dụng - phân loại - cấu tạo nguyên lý hoạt động máy ủi I công dụng -Máy ủi thuộc máy chủ đạo nhóm máy đào vận chuyển đất Nó đợc sử dụng hiệu để làm công việc sau: +Đào vận chun ®Êt cù li tíi 100m, tèt nhÊt ë cự ly từ 10-70m, với nhóm đất I,II,và III +Lấp hào, hố san mặt móng công trình +Đào đắp cao tới m +Ngoài máy ủi làm công viêc chuẩn bị mặt nh: bào cỏ, bóc lớp tầng phủ, hạ cây(đờng kính tới 30cm), nhổ gốc cây, thu dọn mặt thi công II.phân loại -Máy ủi thờng đợc phân theo loại công suất động cơ, lực kéo, kiểu điều khiển, đặc điểm thiết bị di chuyển kết cấu phận công tác *Tuỳ thuộc vào độ lớn công suất động lực kéo danh nghĩa móc kéo máy sở, máy ủi đợc chia thành loại: SVTH : Vị Qc Hng MSSV : 7956-46 Líp 46 M Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất +Rất nặng (công suất 300CV, lực kéo 30T) +Nặng (công suất 150-300 CV, lực kéo 20-30T) +Trung bình (công suất 75-150 CV,lùc kÐo 13.5-20T) +NhĐ (c«ng st 35-75 CV, lùc kÐo 2.5-13.5T) +RÊt nhĐ (c«ng st 3.5 CV, lùc kÐo 2.5T) *Theo kiểu điều khiển nâng hạ lỡi ủi ta có: +Điều khiển tời + dây cáp +Điều khiển xilanh thuỷ lực *Căn vào thiết bị di chun ta cã: +M¸y di chun b»ng b¸nh xÝch +M¸y di chun b»ng b¸nh lèp *HiƯn m¸y cã hƯ thèng ®iỊu khiĨn b»ng hƯ thèng thủ lực có nhiều u điểm nên thờng đợc chọn trình thi công III cấu tạo chung -Máy ủi đợc cấu tạo từ đầu kéo với phận công tác ủi Bộ phận đợc chế tạo từ kết cấu thép với mối ghép hàn cụm chi tiết liên kết với chủ yếu nhờ khớp xoay.Bộ phận ủi vạn không vạn năng, với kiểu vạn khung ủi có kết cấu liền khối đợc nối víi lìi b»ng khíp cÇu -Lìi bao gåm phần thân lỡi lỡi cắt Thân lỡi chế tạo từ thép thờng lỡi cắt có dạng đợc chế tạo từ thép hợp kim Mangan gồm mảnh rời đợc ghép với thân lỡi bulông đầu chìm Bộ công tác ủi đợc liên kết với máy sở thông qua liên kết chốt xoay chân khung ủi hệ thống thuỷ lực liên kết không gian IV nguyên lý hoạt động -Bắt đầu trình cắt đất : hạ lỡi ủi bập xuống đào, cho máy tiên lên, đất tích tụ lại trớc lỡi ủi Khi đà tích đầy, vận chuyển khối đất đào cách cho máy nâng lỡi ủi lên mức (cha thoát khỏi đào), để bù hao vận chuyển, cho máy di chuyển đến nơi xả đất -Khi ta muốn rải khối đất đà vận chuyển, cần phải nâng lỡi ủi lên theo chiều dài muốn rải tiÕp tơc cho m¸y tiÕn SVTH : Vị Qc Hng MSSV : 7956-46 Lớp 46 M Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất chơng iI Xác định thông số máy ủi i xác định thông số máy ủi: Trọng lợng máy ủi : Có thể chọn theo kinh nghiệm dựa vào trọng lợng máy kéo: Gm = (1,15 ữ 1,2)GT Trong đó: + GT: Trọng lợng máy kéo sở DET 250 ; GT = 25 T → Gm = 1,2 GT = 1,2 25 = 30 T Các thông số máy ủi đợc xác định sơ dựa vào công suất động máy kéo sở Nđ , theo công thức kinh nghiệm: Nđ = 220 KW = 220.1,36= 299,2 (ml) Lùc kÐo danh nghĩa ,daN : T= (0,77 ữ 1,23 ).93,5 Nđ → T = 1,1 93,5.N® = 1,1 93,5.299,2= 30772,72 (daN) 3.Trọng lợng thiết bị ủi ,daN : GTB = (0,7 ữ 1,3 )(18,8) Nđ GTB = 1,1.18,8 Nđ =1,1.18,8.299,2= 6187,46 (daN) 4.Chiều cao nâng bàn ủi lớn nhÊt ,mm h= ( 0,79 ÷ 1,22)(208 N d ) (4-1c) → h= 0,9.208 N d = 1252 (mm) Tốc độ di chuyển máy làm việc, km/h : + Khi đào chuyển đất: Thờng số I máy kéo sở vmin = 2,3 ( km/h ) + Khi di chun kh«ng tải: Thờng số tiến cao máy kéo sở vmax = 15 (km/h ) áp suất máy xuống đất ,daN/cm2 : p = 0,5 (daN/cm2 ) II.các thông số bàn ủi SVTH : Vị Qc Hng MSSV : 7956-46 Líp 46 M Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất thông số động học bàn ủi +Góc cắt dao c¾t: δ ; +Gãc s¾c cđa dao c¾t : β; +Gãc sau cđa dao c¾t : α; +Gãc quay bàn ủi mặt phẳng ngang: (còn gọi góc đặt bàn ủi); +Góc tự lựa : góc tạo mép dới dao cắt bàn ủi phơng ngang (Nhìn từ phía trớc bàn ủi) , +Góc nghiêng bàn ủi so với phơng ngang ; +Góc lật góc đặt chắn phía 1; H1 H b Các thông số động học bàn ủi đợc chọn nh sau : SVTH : Vị Qc Hng MSSV : 7956-46 Líp 46 M Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng CC STT Đồ án môn học Máy Làm Đất Các thông số động học bàn ủi Bàn ủi không quay Góc cắt đất 50o Góc nghiêng bµn ε 75o Gãc lËt ψ 700 Góc đặt chắn phía 100o Góc sau 30o Góc đặt bàn ủi ϕ 90 o Gãc tù lùa 10 o γ thông số hình học bàn ủi: 2.1Xác định chiều cao H bàn ủi: Dựa vào lực kéo máy kéo sở: T H=500 0.1T − 0.5T , ( mm) Trong ®ã: + T : lực kéo danh nghĩa máy kéo sở, T= 250 (kN) → H=500 0.1T − 0.5T = 1337 ( mm) 2.2 Xác định chiều rộng B bàn ủi Chiều rộng bàn ủi B đợc chọn sơ theo chiỊu cao: B = (2,6 ÷ 3,0).H Theo kinh nghiệm, chiều rộng bàn ủi thờng đợc chọn nh sau : B = b + (700ữ 900)mm Trong đó: + b : chiều rộng bao máy kéo së, b = 3116 ( mm) → B = 4000 (mm) Xác định bán kính cong bàn ñi R: R= SVTH : Vò Quèc Hng H − a sin δ cos δ + cosψ MSSV : 7956-46 Lớp 46 M Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất Trong : +H: chiều cao bàn ủi (không kể chắn phía trên); + a: chiều rộng vùng phẳng bàn ủi để lắp dao cắt, a = 200mm; +δ: gãc c¾t cđa dao c¾t; + ψ : gãc lËt cđa bµn → R= H − a sin δ = 1202 (mm) cos δ + cosψ 2.4.X¸c định chiều cao chắn phía trên: H1= (0,15 0,25)H → H1= 0,2 H = 0,2.1337 = 267(mm) 3.Phản lực tác dụng lên dao cắt: P R1 R2 3.1 Lực theo phơng thẳng đứng: R2 SVTH : Vũ Quèc Hng MSSV : 7956-46 Líp 46 M Trêng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất R2 = k.x.B Trong : + k : hệ số chịu tải ®Êt, k’ = 60 N/cm2 + x : ChiÒu réng phần mòn (cùn) dao cắt , x =1.5 cm + B : bỊ réng cđa bµn , B = 400(cm) Thay số vào công thức ta có : R2= 36000 (N) = 36( KN ) 3.2 Lùc theo phơng nằm ngang: R1 R1 = à1 R2 (N) + à1 : hệ số ma sát thép ®Êt, µ1= 0.5 Thay sè vµo ta cã : R1= 18 ( K N ) SVTH : Vò Quèc Hng MSSV : 7956-46 Lớp 46 M Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất Chơng iiI tính toán lực kéo công suất máy ủi I.Xác định lực kéo : Điều kiện cần đủ để máy ủi di chuyển đợc là: W Pk Pb Trong đó: + W : Tổng lực cản tác dụng lên máy ủi + Pk : Lực kéo tiÕp tun cđa m¸y kÐo + Pb : Lùc b¸m cấu di chuyển mặt đờng 1.Xác định tổng lực cản tác dụng lên máy ủi : W Máy ủi thờng có bàn ủi luôn đợc đặt vuông góc với phơng di chuyển máy trình làm việc Tổng lực cản tác dụng lên máy : W = W1+ W2 + W3 + W4 Trong đó: +W1: Lực cản cắt đất; +W2: Lực cản di chuyển khối đất lăn trớc bàn ủi tạo ra; +W3: Lực cản di chuyển đất cuộn lên phía bàn ủi tạo ra; +W4: Lực cản di chuyển thân máy ủi máy ủi; Các lực cản đợc xác định nh sau: 1.1Lực cản cắt ®Êt: W1 W1 = k B.h1 Trong ®ã: + k: Lực cản cắt riêng góc cắt = 500, víi ®Êt cÊp III cã k= 130 (kN/ m2) +B: ChiỊu réng bµn đi, B = 4m; + h1: ChiỊu sâu cắt Chiều sâu cắt h1 đợc xác định theo c«ng thøc: SVTH : Vị Qc Hng MSSV : 7956-46 Lớp 46 M Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm §Êt h1 = Trong ®ã: k1.V B + k1: HƯ số kể đến lợng đất bị rơi vÃi sang hai bên m chiều dài quÃng đờng vận chuyển đất Với đất khô, tơi: k1= 0,06 + V: Thể tích khối đất lăn trớc bàn ủi, m3; Xác định theo công thức : V = H T B 2k t Trong ®ã : +HT : ChiỊu cao kể chắn phía bàn ủi, m; HT = H + H1= 1,604 (m) H :ChiÒu cao bµn đi; H= 1,337 (m) H1 : ChiỊu cao tÊm chẵn phía bàn ủi ,H1 = 0,267 (m) + B : ChiỊu réng bµn đi, B= (m) + kt : HƯ sè, phơ thc vµo tÝnh chÊt lí đất nh tỷ số kt = 1,25 → H , B V = 4,12 (m3) Thay vào công thức : h1 = k1.V = 0,062 (m) B VËy : → W1 = k B.h1 = 130.4.0,062 = 32,24 (kN) Hình 4-2: Sơ đồ xác định lực cản tác dụng lên máy ủi 1.2 Xác định lực cản di chuyển khối đất lăn trớc bàn ủi tạo ra: W2 SVTH : Vũ Quốc Hng MSSV : 7956-46 Lớp 46 M 10 Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất +Kt: Hệ số tơi đất +Tck: Thời gian chu kỳ làm việc máy ủi (s) Theo công thức tính suất ta thấy suất sử dụng máy ủi phụ thuộc vào hai thông số chính: V Tck -Thể tích khối đất trớc bàn ủi V phụ thuộc vào thông sè profil cđa bµn Thêi gian chu kú lµm việc máy Tck phụ thuộc vào nhiều thông số nh: Công suất , trọng lợng , vận tốc làm việc máy, lực cản tác dụng lên máy làm việc, chiều dài quÃng đờng chuyển đất đổ đất , điều kiện thi công tính chất lý đất Việc xác định xác hai thông số có ảnh hởng lớn đến độ xác xác định suất máy ủi 1.Thể tích khối đất trớc bàn ủi: V Ta tiến hành xác định thể tích khối đất trớc bàn ủi theo hai phơng pháp 1.1Xác định thể tích khối đất trớc bàn ủi theo phơng pháp cũ: Đây phơng pháp xác định gần thể tích khối đất Coi thể tích nh hình lăng trụ có đáy tam giác vuông ABC nh hình : Trong : +B, H: Chiều rộng chiều cao bàn ủi, m; +: Góc chảy tự nhiên đất trạng thái tơi +Thông thờng = 45o nªn: SVTH : Vị Qc Hng MSSV : 7956-46 Líp 46 M 25 Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất V = B.H2/2 = 0.5 B.H2 Thay số vào công thức ta có: V=3,58 (m3) Phơng pháp bỏ qua nhiều thông số profil bàn ủi nên thiếu xác, dẫn đến việc xác định suất máy ủi không đảm bảo độ xác đầy đủ, gây khó khăn cho việc đánh giá hiệu sử dụng máy ủi 1.2.Xác định thể tích khối đất trớc bàn ủi theo phơng pháp Mô hình xác định thĨ tÝch khèi ®Êt nh sau: F2 K2 M P S2 F K B2 B F1 K1 S G2 B1 S1 E ϕ G P N M F H K G1 O H A ϕ E k S G B Theo hình vẽ thể tích V khối đất trớc bµn sÏ lµ: V = V1+ V2 + V3 + V4 +V1: Là thể tích hình lăng trụ tam giác giới hạn G 1G2K2K1S1S2.Trên hình vẽ tam giác GKS Đây thể tích mà lâu đợc áp dụng để tính thể tích khối đất trớc bàn ủi, theo công thức +V2: Thể tích giới hạn mặt trụ G1EG2K2PK1 hai mặt phẳng K1K2G2G1; K1PK2K Trên hình vẽ hình thang EGKP SVTH : Vị Qc Hng MSSV : 7956-46 Líp 46 M 26 Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất +V3: Thể tích giới hạn hai mặt cong K 1F1B1S1 S2B2F2K2 mặt phẳng K2F2F1K1; S1B1B2S2 S1K1KK2S2 Trên hình vẽ hình phẳng SBAFK +V4: thể tích giới hạn mặt cong K 2F2MF1 K1P hình phẳng K1F1F 2K2; K1PK2K Trên hình vẽ hình thang KPMF Vậy thể tích khối đất trớc bàn ủi đợc xác định theo công thức: V=Vi (m3) -Giá trị cácVi số loại máy ủi hÃng KOMATSU Liên bang Nga chế tạo đà đợc xác định thực nghiệm ta có: HÃng SX Loại máy Liên bang Nga Komatsu Các thông số hình học Thể tích khối đất trớc bàn ủi H,m B,m (độ) Hk,m V1 V2 V3 V4 V DZ-42 0.80 2.56 75 0.16 0.82 0.27 0.20 0.02 1.31 DZ-101 0.95 2.86 75 0.19 1.29 0.42 0.31 0.04 2.06 DZ-54C 1.20 3.20 75 0.24 2.30 0.76 0,55 0,07 3.68 DZ-110 1.30 3.22 75 0.26 2.72 0.90 0.65 0.08 4.35 DZ-35C 1.23 3.64 75 0.25 2.75 0.91 0.66 0.08 4.40 DZ-118 1.37 4.37 75 0.28 4.10 1.35 0.98 0.13 6.56 DZ-129 1.75 4.29 75 0.35 6.57 2.17 1.57 0.20 10.5 D-150A 1.59 4.13 75 0,32 5.22 1.72 1.25 0.16 8.35 D-355A 1.88 4.32 75 0.37 7.63 2.52 1.83 0.23 12.2 D-375A 2.05 4.60 75 0.41 9.66 3.19 2.32 0.29 15.4 D-455A 2.14 4.80 75 0.43 11.0 3.63 2.64 0.33 17.6 D-555A 2.45 5.80 75 0.49 17.4 5.75 4.18 0.52 27.8 Từ kết tính toán theo bảng , với loại máy ủi khác rút đợc công thức để xác định Vi theo V theo V1 nh sau: V1 = (0.62 ÷ 0.63) V SVTH : Vị Qc Hng MSSV : 7956-46 Lớp 46 M 27 Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất V2 =(0.20 ữ0.21).V = 0.33 V1 V3 = 0.15 V = 0.24.V1 V4= (0.01 ÷ 0.02) V= 0.03.V1 V = V1+ V2 + V3 + V4 = V1 + 0.6V1 VËy ta cã : V = (V1+ 0.6 V1) = 1.6 V1 V1 đợc xác định theo công thức: V1= B*H2 B*H2 V= 1.6 * tg * tg Thông thờng đất trớc bàn ủi với trạng thái tơi thì: = 45o → tgϕ = VËy: V = 0.8 B*H2 Thay giá trị vào công thức ta có : V= 5,72 (m3) Xác định thời gian chu kỳ làm việc máy ủi Ta tính so sánh hai phơng pháp 2.1.Xác định thời gian chu kỳ làm việc theo phơng pháp cũ: Tck = t1 + t2 + t3 + ntd +mth + 2tq (s) Tck = L1 L2 L1 + L2 + + + nt d + mt h + 2t q v1 v v3 Trong ®ã : + t1 , t2 , t3 : Thời gian đào , chuyển , đổ đất chạy không tải vị trí ban đầu + ntd : Số lần thời gian lần thay đổi tốc độ (vào số) Thời gian lần thay đổi tốc độ, thờng từ ữ5 s ; n = ữ + mth : Số lần thời gian lần nâng hạ bàn ủi Thời gian lần nâng hạ bàn ủi, thờng th = ÷ 5s; m = ÷ + tq : Thời gian lần quay đầu máy ủi (nếu cã ); thêng tq = (10-15),s + L1, L2 : Tơng ứng chiều dài quÃng đờng đào, chuyển đổ đất Thông thờng L1 = ữ 10 m; SVTH : Vị Qc Hng L2 = 30 ÷60 m MSSV : 7956-46 Lớp 46 M 28 Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất + v1, v2, v3 : Vận tốc máy đào, chuyển, đổ đất chạy không tải vị trí ban đầu, m/s Thờng : v1 =2.3 (Km / h) , øng víi vËn tèc số máy kéo sở v2 = 4, 51 (Km/h) ,øng víi vËn tèc ë sè v3 = 15 ( Km/h) , øng víi vËn tèc số cao phơng pháp đà xem nh máy ủi chuyển động giai đoạn làm việc Điều không với thực tế làm việc máy ủi gặp nhiều yếu tố, làm cho máy chuyển động không nh: - Dao cắt gặp chớng ngại vật đào đất - Nền đất ớt dính, không ổn định cấu di chuyển bị mòn, gây tợng trợt trơn cho cấu di chuyển làm việc.v.v -Ta thấy: Với loại máy ủi định, có công suất, trọng lợng không đổi suất máy phụ thuộc chủ yếu vào chiều dài quÃng đờng chuyển đất L2 hệ số trợt trơn cấu di chuyển giai đoạn làm việc máy Chiều dài quÃng đờng chuyển đất lớn, hệ số trợt trơn lớn suất máy giảm 2.2 Xác định thời gian chu kỳ làm việc máy ủi, có kể đến yếu tố làm cho máy chuyển động không ổn định làm việc Thời gian chu kỳ làm việc máy đợc xác định theo công thức : Tck = t1 + t2 + t3 +ntd + mth +2tq (s) Tuy nhiên thành phần công thức đợc xác định dựa vào công suất động máy kéo sở có kể đến trợt trơn cấu di chuyển độ dốc nơi máy làm việc Thời gian đào đất: t1 = k d V υ 1G.ϕ kϕ (1 − f ±i ) ϕ k , s Khi kể đến trợt trơn cấu di chuyển thời gian đào đợc tính theo c«ng thøc : SVTH : Vị Qc Hng MSSV : 7956-46 Lớp 46 M 29 Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng t1 = Đồ án môn học Máy Làm Đất k dV m1 N dc (1 −δ k)η (1 − f ±i , s ) k Trong đó: + kd : Lực cản đào riªng , kd = 130 (kN/m2 ) + V : Thể tích khối đất trớc bàn ủi cuối giai đoạn đào đất ; V=L1B.h = 8.0,062.4 = 1,984 (m3) + L1 : Chiều dài quÃng đờng đào đất , L1 = (m) + B,h: ChiỊu réng bµn chiều sâu cắt , + v1 : Tốc độ di chuyển máy đào đất , v1 = 0,64( m/s) + G : Trọng lợng máy ủi,G = 300 (kN) + m1: Hệ số chuyển đổi đơn vÞ : m1 = 3600 kNm kNm =1 kWh KWs +Nđ/c: Công suất động máy kéo sở, N®/c =220 (kW); + η : HiƯu st trun ®éng máy , = 0,85 + k: Hệ số trợt trơn cấu di chuyển đào đất; +f: Hệ số cản lăn cấu di chuyển, f= 0,11; + i : Độ dốc nơi làm việc Dấu (+ ) lên dốc ngợc lại ; + : Hệ số bám máy kéo së , ϕ=0,9; +kϕ : HƯ sè ph©n bè träng lợng bám, k = 1; Thời gian chuyển đất đổ đất: t2 = L2 Tc , s m1 N d / c (1 − δ c )η Trong ®ã: + L2: ChiỊu dµi qu·ng ®êng chun ®Êt vµ đổ đất, L2 =50m; +Tc: Tổng lực cản tác dụng lên máy chuyển đất , T c = W1 + W2 + W3 + W4 SVTH : Vò Quèc Hng MSSV : 7956-46 Líp 46 M 30 Trêng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất + W1: Lực cản cắt xuất chuyển đất đồng thời với việc cắt đất với chiều sâu cắt không đổi để bù lại rơi vÃi đất vận chuyển, +W2: Lực cản di chuyển khối đất lăn trớc bàn ủi, +W3: Lực cản di chuyển đất cuộn lên phía bàn ủi +W4 : Lực cản di chuyển máy ủi, +f : Hệ số cản lăn máy ủi; +i : Độ dốc mặt đất nơi máy ủi ®ang lµm viƯc; +L2: ChiỊu dµi qu·ng ®êng chun ®Êt, m; + c: Hệ số trợt trơn chuyển đất , c= 0,15 Thời gian chạy không tải vị trí ban đầu đợc xác định theo công thøc: t3 = Hc : ( L1 + L2 ).Tk , v3 Tk t3 = s G ( L1 + L2 ).( f ± i ) m1 N d / cη (1 − δ v ) ,s Trong ®ã: +L1: Chiều dài quÃng đờng đào đất, +L2: Chiều dài quÃng ®êng chun ®Êt vµ ®ỉ ®Êt, +v3: VËn tèc cđa máy di chuyển không tải, + Tk: Lực cản di chuyển máy chạy không tải: Tk= G.(f i); + v : Hệ số trợt trơn chạy không tải; v = 0,1 Các thời gian phụ: + ntđ: Số lần thời gian lần thay đổi tốc độ ( vào số ); (n=3) ;td=4 ữ ,s ntđ = 12(s) + mth: Số lần thời gian lần nâng hạ bàn ủi (m = 3); th =4 ÷ mth = 15 (s) +tq: Thời gian lần quay đầu máy ủi , tq=20( s) SVTH : Vị Qc Hng MSSV : 7956-46 Líp 46 M 31 Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất Thay công thức tính thời gian vào công thức tính thời gian chu kỳ làm việc máy ủi có kể đến trợt trơn cấu di chuyÓn ta cã: Tck = G.L2 ( f ± i ) k c G ( L1 + L2 )( f ± i ) + + nt d + mth + 2t q  f ± i  m1 N d / c η ( − δ c ) m1 N d / c η ( − δ v )  m1 N d / cη ( − δ k )  −  ϕ k  ϕ   k d V + Thay giá trị ta có công thức tính suất máy ủi trờng hợp đào chun ®Êt: QDao = 3600.V k k tg k d V G.L2 ( f ± i ) k c G.( L1 + L2 ).( f ± i ) kt + + + ntd + mth + 2t q   m1 N d / c η (1 − δ c ) m1 N d / c η (1 − δ v ) f ± i  m1 N d / c η (1 − δ k ). −  ϕ k  ϕ   VËy : Q = 59,36(m3) ( lªn dèc ) ; Q = 84 (m3) ( xuèng dèc ) \II.Xác định suất máy ủi san đất Sơ đồ xác định suất máy ủi san đất: Công thức xác định suất san là: Qs = 3600.L.( B sin ϕ − c ).k tg , L  n + tq  v  m2 / h +L = 50m : Chiều dài quÃng đờng san đất, m +B: Chiều rộng bàn ủi, m + =600 Góc quay bàn ủi mặt phẳng ngang, độ +c: Chiều rộng mà bàn ủi trùng lên hai lần san, c = 0,4(m.) +n: Số lần san đất tuyến để đạt đợc độ phẳng theo yêu cầu n =1ữ3 lần +v: Vận tốc di chuyển máy san đất, m/s- v vận tốc số số máy kéo sở +tq: Thời gian lần quay đầu máy ủi, tq= (10 ÷ 15),s Thay sè ta cã : QS = 3125 (m2 / h ) Phần ii tính toán thiết kế riêng SVTH : Vũ Quốc Hng MSSV : 7956-46 Lớp 46 M 32 Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất Chơng i Chọn vị trí tính máy ủi Ta chọn vị trí III để tính toán : Dao cắt gặp chớng ngại vật mép dao ấn sâu bàn ủi xuống đất để thực trình cắt, đồng thời máy di chuyển phía trớc Điều kiện tính toán: + Máy ủi di chuyển bề mặt ngang; + Phản lực đất theo phơng ngang tác dụng lên khung ủi lớn Máy ủi sử dụng lực kéo lớn theo điều kiện bám, có kể đến tải trọng ®éng víi hƯ sè k® = 1.5; + Gãc quay bàn ủi nhỏ ( với máy ủi vạn năng) chơng ii Tính toán ,thiết kế Khung ủi xiên I Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi Các lực tác dụng lên máy ủi gồm: Các ngoại lực : + Trọng lợng thiết bị ủi : GTB; + Lực nâng thiết bị ủi :S ( Hệ số tải trọng động kd = 1,4 ) + Trọng lợng thân máy kéo : GT ; + Lực kéo tiếp tuyến máy kéo sở : T ; Các phản lực : + Phản lực đất tác dụng lên dao cắt: P1 P2 ;với kđ = 1,6; + Phản lực tác dụng khớp C liên kết khung ủi máy kéo sở Pc ii Tính sức bền khung ủi máy ủi Xác định lực tác dụng lªn khung SVTH : Vị Qc Hng MSSV : 7956-46 Lớp 46 M 33 Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất Các ngoại lực P1, P2 S đợc xác định giống nh vị trí tính toán thứ I Phản lực khớp C1 C2 đợc xác định theo phơng trình cân lực điểm C2 Thay sè ta cã :  l  S cos θ X C =P1  + 1+ 2b  S sin θ  l  G Z C =− P2  + 1− TB + 2 2b  XC = 414(kN) ZC1 = 109(kN) + : Góc nghiêng phơng lực nâng S xi lanh thuỷ lực nâng thiết bị ủi so với phơng ngang, = 650 Ta tách khung ủi khỏi bàn ủi để xét Sơ đồ lực tác dụng lên khung ủi: Các lực PB1, XA1, ZA1 khớp A1 đợc xác định từ phơng trình cân lực mô men tác dụng lên khung ñi Z C1.l1 − X C1.m ∑M = → P = d ∑ X = → X = X + ( P + P ) cosθ ∑ Z = → Z = Z − ( P + P ) sin θ A B1 A1 A1 Ta cã : SVTH : Vò Quèc Hng C1 C1 B1 B1 B2 B2 2 MSSV : 7956-46 Líp 46 M 34 Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất PB1 = 420 (kN ) XA1 = 500 (kN) ZA1 = 263 (kN) Trong đó: + 2: Góc tạo đờng tâm trục chống xiên trục x theo phơng ngang ; = 210 Trong trờng hợp chung, thờnglực chống xiên bên phải tr¸i b»ng nhau:PB1=PB2 Nhng tÝnh søc bỊn chèng xiên phải tính trờng hợp nguy hiểm, mà phản lực đất tác dụng vào dao cắt cạnh, phía bàn ủi.Lúc hai chống xiên chịu phản lực đất lực tác dụng lên chống xiên lín nhÊt: PB= 2.PB1 Quy íc : trơc x` lµ trục khung ủi Trục z' có phơng vuông góc với trục x' Chiếu lực XC1, ZC1 lên trơc x' vµ z': X C1 = X C1 cos θ1 + Z C1 sin θ1 ` Z C1 = − X C1 sin θ1 + Z C1 cos θ1 ` Thay sè ta cã : XC1’ = 419,13 (kN) ZC1’ = 87,18 (kN) 2.TÝnh søc bÒn khung ủi máy ủi Xác định nội lực t¹i tiÕt diƯn nguy hiĨm a-a cđa khung : Mô men uốn mặt phẳng X`OZ`: Mz= ZC1.l2 = 182,7(kNm) Mô men uốn mặt phẳng X`OY`: My`= X’C1.l = 2,07(kNm)  Lùc nÐn khung: N=X’C1+PB.cos(θ1+θ2) = 900(kN)  øng st khung t¹i tiÕt diƯn nguy hiÓm: ` ' M M σ N σ= z + y + ≤ [σ ] = ch Wy Wz ϕ F n  SVTH : Vò Quèc Hng [σ ] = σ ch 22000 = = 14700( N / cm ) n 1,5 MSSV : 7956-46 Líp 46 M 35 Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất BiĨu ®å néi lùc khung : Chän tiÕt diƯn khung nh h×nh : TiÕt diƯn nguy hiĨm cđa khung lµ tiÕt diƯn a-a TiÕt diƯn nµy lµ tiÕt diƯn hình hộp chữ nhật có mômen chống uốn chống xoắn đợc xác định từ công thức : bh3 − ( b − 2δ ).( h − 2δ ) Wy = 6h h.b3 − ( h − 2δ ) ( b − 2δ ) Wz = 6b Wxoan = 2.( h − δ ) ( b − δ ) δ = 1486 (cm3) = 1447 = 2418 (cm3) (cm3) Trong ®ã : SVTH : Vò Quèc Hng MSSV : 7956-46 Lớp 46 M 36 Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm §Êt +b , h : chiỊu réng vµ chiỊu cao tiết diện; +1, : chiều dầy thành đứng thành ngang tiết diện + ch- Giới hạn chảy thép CT3 chế tạo khung ủi, ch =22000N/cm ; n: Hệ số an toàn, n=1.4ữ1.5; + F : DiƯn tÝch tiÕt diƯn ngang cđa khung đi; + ϕ0 : HƯ sè gi¶m øng st cho phÐp, ϕ0 = 0,9; iii TÝnh søc bỊn chèng xiªn Thanh chèng xiên đợc tính sức bền trờng hợp bàn ủi tiến hành cắt đất dao cắt cạnh phía bàn ủi Lúc áp lực khối đất trớc bàn ủi lực cản cắt tác dụng lên chống xiên phía chống xiên chịu nén lực lớn có giá trị: PB = 2.PB1 = 2.PB2 = 840 (kN) 1.Xác định đờng kính vít chống xiên Đờng kính vít chống xiên d1 đợc xác ®Þnh tõ ®iỊu kiƯn bỊn nÐn σ= PB ≤ [σ ] F1 Trong ®ã : +F1 : DiƯn tÝch tiÕt diƯn ngang cđa vÝt F1 = π d 12 σ= Do ®ã : Suy : PB ≤ [σ ] π d12 d1 ≥ 4P π [σ ] = 6,8 (cm) Trong ®ã: + [σ ] = σ ch = 21,6 (kN/cm2 ) n VÝt cña chèng xiên thờng đợc chế tạo từ thép CT5 có giới hạn chảy: ch = 26 kN/cm2; n: hệ số an toµn.n= 1,2Chän : d1 = (cm) SVTH : Vị Quèc Hng MSSV : 7956-46 Líp 46 M 37 Trêng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất 2.Kiểm tra bền thân chống xiên Thân chống xiên có dạng hình trụ rỗng với đờng kính D đờng kÝnh lµ d; diƯn tÝch tiÕt diƯn ngang lµ F: Dới tác dụng lực PB thân chống xiên xuất ứng suất F= Điều kiện bền: σ = π ( D2 − d ) PB 4.PB σ = ≤ [σ ] = ch 2 F π D −d n ( ) = 18 (kN/cm2) Thân chống xiên đợc chế tạo từ thép CT3 có giới hạn chảy: +ch = 22kN/cm2 +n :Hệ số an toàn ; n=1,22 Thân chống xiên có kết cấu tròn rỗng với đờng kính D , lµ d Chän : D = 12(cm ) ; d= (cm) Thay vào ta cã : σ = 16,9 < 18 VËy : Thanh đủ bền chịu lực ************************************** Tài liệu tham khảo 1.Phạm Hữu Đỗng ,Hoa Văn Ngũ ,Lu Bá Thuận Máy làm đất ,Hà Nội - 2004 2.Atlát Máy xây dựng 3.Lê Quang Minh , Nguyễn Văn Vợng Sức bền Vật liệu ,Hà Nội - 1998 4.Vũ Liêm Chính , Phạm Quang Dũng Trơng Quốc Thành SVTH : Vũ Quốc Hng Cơ sở thiết kế Máy xây dựng, Hà Nội - 2002 MSSV : 7956-46 Lớp 46 M 38 Trờng Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất Mục lục Lời nói đầu Số liệu tính toán Phần I Tính toán chung Chơng I Công dụng-Phân loại- Cấu tạo Nguyên lý làm việc Chơng II Xác định thông số máy ủi Chơng III.Tính toán kéo công suất máy ủi 10 Chơng IV.Xác định lực tác dụng lên máy ủi 15 Chơng V.Tính ổn định máy ủi 24 Chơng VI Xác định suất máy ủi 27 Phần II Tính toán ,thiết kế riêng 37 Chơng I Chọn vị trí tính toán 37 Chơng II.Tính toán thiết kế khung ủi xiên 37 SVTH : Vũ Quốc Hng MSSV : 7956-46 Líp 46 M 39 ... máy ủi 4/.Tính suất máy ủi 5/.Xác định lực tác dụng lên máy thiết bị ủi II Phần tính toán thiết kế : 1/.Tính toán thiết kế : khung ủi xiên phần I Tính toán chung thiết kế MáY ủI chơng i công dụng... Đại học Xây dựng Khoa Cơ khí Xây dựng Đồ án môn học Máy Làm Đất I Phần tính toán chung: 1/.Công dụng, phân loại, cấu tạo nguyên lý làm việc máy ủi 2/.Xác định thông số máy 3/.Tính toán kéo máy ủi. .. quay bàn ủi nhỏ ( với máy ủi vạn năng) chơng ii Tính toán ,thiết kế Khung ủi xiên I Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi Các lực tác dụng lên máy ủi gồm: Các ngoại lực : + Trọng lợng thiết bị ủi : GTB;