TÍNH TOÁN BỘ PHẬN CÔNG TÁC 3.1 CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN MÁY ỦI Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi vạn năng được thể hiện ở hình vẽ: Hình 3.1 Lực tác dụng lên máy ủi Lực tác dụng lên máy ủi gồm có: -Trọng lượng thiết bị ủi : G TB =23,4 kN -Lực nâng thiết bị ủi S. Lực này được lấy giá trị lớn nhất trong các trường hợp đã tính ở trên S max =181 kN -Trọng lượng của máy cơ sở. -Lực kéo tiếp tuyến của máy kéo T -Phản lực tác dụng lên dao cắt: Phản lực này với máy ủi vạn năng gồm có 3 thành phần; P 1 ,P 2 và P 3 . Tính cho trường hợp dao cắt đang cắt đất và gặp vật cản thì các lực này có giá trị lớn: P max1 =393 kN P 2 =29,7 kN P 3 =14,63 kN -Phản lực tại khớp C Phản lực này có hai thành phần: X c và Z c 3.2 TÍNH BỀN CHO BÀN ỦI Bộ phận công tác bao gồm : khung ủi, bàn ủi, thanh chống xiên, các cặp xylanh. Đây chính là bộ phận chính của máy, nó tham gia trực tiếp vào quá trình làm việc của máy. Bàn ủi là thiết bị tiếp xúc trực tiếp với đất, trên bàn ủi có gắn lưỡi cắt, bộ phận này làm nhiệm vụ cắt đất. Bàn ủi được liên kết trực tiếp với khung ủi nhờ một khớp cầu và thanh chống xiên. Điều khiển góc quay của lưỡi ủi sẽ nhờ cặp xylanh nối từ khung ủi tới bàn ủi. Lưỡi ủi vạn năng này cũng có thể điều chỉnh được góc nghiêng của nó so với mặt phẳng ngang nhờ một xylanh nằm ngang. 3.2.1 Chọn vị trí tính toán Sau khi tính được các lực tác dụng lên bàn ủi, ta chọn được các vị trí mà tại đó các lực tác dụng lên bàn ủi có giá trị lớn nhất để tính toán sức bền cho bàn ủi. Các ngoại lực tác dụng lên bàn ủi gồm có: Phản lực của đất tác dụng lên bàn ủi theo phương ngang P 1 , phản lực này đạt giá trị lớn nhất khi dao cắt gặp chướng ngại vật trong quá trình cắt. Máy ủi phải sử dụng lực kéo lớn nhất của máy kéo theo lực bám để khắc phục lực cản P 1 P max1 =393 kN Các lực P 2 và S đạt giá trị lớn nhất trong trường hợp máy ủi ở cuối giai đoạn đào và bắt đầu nâng bàn ủi đầy đất lên phía trước, máy ủi dùng toàn bộ công suất của động cơ để dẫn động cho cơ cấu nâng thiết bị ủi. Trong trường hợp này ta có giá trị của các lực P 2 và S như sau: P 2 =29,7 kN và S= 181 kN Theo phân tích trên có thể chọn các vị trí tính toán lưỡi ủi như sau: 1. Vị trí I Dao cắt gặp chướng ngại vật ở giữa dao cắt trong quá trình cắt đất. Điều kiện tính toán là: + Máy ủi di chuyển với vận tốc số I trên mặt phẳng ngang. + Khi bàn ủi gặp chướng ngại vật, máy ủi sử dụng lực kéo lớn nhất tính theo điều kiện bám, có kể đến hệ số tải trọng động k đ =1,5 ÷ 2,5 + Bàn ủi được đặt vuông góc với trục dọc của máy 2. Vị trí II Dao cắt gặp chướng ngại vật tại mép dao cắt trong quá trình ấn sâu bàn ủi xuống đất. Điều kiện tính toán: + Máy ủi di chuyển trên mặt phẳng ngang về phía trước + Góc quay của bàn ủi ( ϕ= 90 0 ) + Phản lực theo phương ngang tác dụng lên máy ủi là lớn nhất (sử dụng lực kéo lớn nhất tính theo điều kiện bám), hệ số tải trọng động k đ =1,5 ÷ 2,5 3. Vị trí III Dao cắt gặp chướng ngại vật trong quá trình quay bàn ủi. Điều kiện tính toán: + Máy ủi di chuyển dọc theo trục dọc máy + Hệ số tải trọng động k đ =1,5 + Góc quay của bàn ủi ( ϕ= 60 0 ) Trong các vị trí này thì vị trí I và II là hay xảy ra nhất. 3.2.2 Sơ đồ tính lưỡi ủi Hình 3.2 Sơ đồ lưỡi ủi gặp vật cản ở cạnh dao cắt Khi máy ủi gặp vật cản thì thành phần lực P 1 có ảnh hưởng nhiều nhất vì giá trị này lớn P max1 =393 kN. Khi xét theo phương ngang thì có thể coi lưỡi ủi là một dầm có thể quay quanh khớp cầu A.(Khớp cầu A liên kết lưỡi ủi với khung ủi) Lưỡi ủi còn liên kết với khung ủi qua hai xylanh thủy lực, khi máy ủi gặp vật cản thì hai xylanh này cũng chịu lực. Để dễ tính toán ta có thể coi lưỡi ủi như một dầm siêu tĩnh có một gối cố định ở vị trí khớp cầu A, hai gối di động ở hai vị trí xylanh quay lưỡi ủi Với dầm siêu tĩnh này khi tính toán ta sử dụng phần mềm SAP để tính Sơ đồ tính lưỡi ủi như sau: Hình 3.3 Sơ đồ tính lưỡi ủi Sau khi đã vẽ được sơ đồ tính và nhập các giá trị trong SAP ta có các biểu đồ sau: Hình 3.4 Biểu đồ mômen Hình 3.5 Giá trị phản lực tại các gối Dựa vào hai biểu đồ trên ta thấy mômen ở điểm 4(B) rất lớn và giá trị phản lực ở các gối di động (vị trí các xylanh) khác nhau nhiều. 1, 1’: Xylanh quay lưỡi ủi 2 : Van phân phối S 1 , S 2 : Lực kéo vào và đẩy ra của cặp xylanh quay lưỡi ủi Hình 3.6 Sơ đồ cặp xylanh quay lưỡi ủi Do lưỡi ủi cũng liên kết với khung ủi qua hai xylanh thủy lực (1) và(1’). Đặc điểm của cặp xylanh này là chúng hoạt động đồng thời với nhau và ngược nhau nên lực trên hai xylanh này xấp xỉ bằng nhau( do có sự ảnh hưởng của đường kính cán pittông d nên có hệ số ϕ , thường ϕ =1,25) Do đó ta không sử dụng trường hợp này để tính toán. Lực tác dụng lên hai xl này là S 1 và S 2 và S 1 = 1,25.S 2 Hai lực này được đặt tại hai điển B và D. Trường hợp nguy hiểm khi ta đặt lực S 1 tại B và S 2 tại D Khi đó viết phương trình mômen quay quanh điểm A (hình 3.7) ta tính được giá trị của lực trong cặp xylanh này: ∑ A M =(S 1 + S 2 ).a - P 1 .l = 0 1,8.S 1 .a = P 1 .l S 1 = a lP .8,1 . 1 Trong đó: a: khoảng cách từ lực S tới tâm A a=0,55 mm; l: khoảng cách từ lực P 1 tới tâm A. Do máy ủi có thể gặp vật cản tại bất cứ điểm nào trên máy ủi nên sét trường hợp tổng quát ta cho giá trị l thay đổi và tìm ra vị trí nào có nội lực lớn nhất để tính. Vậy có thể sơ đồ hóa lưỡi ủi (theo phương vuông góc với lưỡi) như sau: Hình 3.7 Sơ đồ tính lưỡi ủi Thay vị trí mép lưỡi ủi( khi gặp vật cản) bằng một gối di động phản lực tại gối lúc này chính bằng P 1 là lực mà vật cản tác dụng lên lưỡi ủi (cùng phương, chiều và độ lớn). Từ sơ đồ tính này ta có thể vẽ được biểu đồ nội lực(biểu đồ mômen, lực cắt,…) của lưỡi ủi trong trường hợp này. 3.2.3 Vẽ biểu đồ nội lực Hình 3.8 Biểu đồ nội lực theo phương ngang của lưỡi ủi Từ biểu đồ nội lực này ta có thể biết được vị trí lưỡi ủi gặp vật cản sẽ nguy hiểm nhất. Trong biểu đồ mômen: mômen ở điểm A là 0,55.S 2 , điểm B là 1,485S 1 -0,55 P 1 Mômen này lớn nhất khi giá trị của S 1 là lớn nhất. Do S 1 = a lP .8,1 . 1 = 55,0.8,1 . 1 lP Nên nếu S lớn nhất thì l sẽ lớn nhất, khi đó lưỡi ủi gặp vật cản ở cạnh lưỡi cắt. Vậy S 1 = 99,0 65,1.393 = 655 kN ( l=1.65 m) X A = P 1 - S 1 + S 2 = P 1 - 0,2 S 1 = 262 kN Thay vào ta có giá trị nội lực tại các điểm sau: Q D = 524 kN M D =0 kNm Q A = 262 kN M A =288 kNm Q B = 262 kN M B =756,5 kNm Q C = 262 kN M C =0 kNm Khi xét thêm cả thành phần lực P 2 =29,7 kN trong quá trình ấn lưỡi ủi xuống đất để cắt đất thì ta có thêm một biểu đồ mômen nữa: Có thể sơ đồ hóa và vẽ biểu đồ mômen theo hình 3.9 dưới đây. Hình 3.9 Biểu đồ nội lực của lưỡi ủi ∑ A M =Z E .h – P 2 .l = 0 Z E = h lP . 2 Trong đó : h: khoảng cách từ lực Z E tới tâm A h=0,65 m Vậy Z E = 65,0 65,1.7,29 =75,5 kN Do lực Z E đặt lệch một đoan h nên gây ra mômen là M E M E = Z E . h=1,65. P 2 = 49 kNm Theo biểu đồ thì tại điểm E có các giá trị nội lực N Z =75,5 kN [...]... 3.3.7 Tính công son nâng hạ bộ công tác 1 Kết cấu của công son và lực tác dụng lên nó Đây là một chi tiết có một đầu lắp với xylanh nâng hạ bộ công tác, một đầu hàn vào khung ủi Trên công son còn lắp với xylanh nghiêng lưỡi ủi Kết cấu chính của công son gồm hai thép tấm hàn vào khung ủi, tiết diện của nó thay đổi, ở vị trí ngàm có tiết diện lớn nhất Hình 3.22 Sơ đồ lực tác dụng lên công son 2 Sơ đồ tính. .. trong quá trình sơ đồ tính không thật chính xác nên ta xét thêm hệ số an toàn k = 1,5 td σ’td = k σtd =1,5 11,6 104 =17,4 kN/m2 < [σ ]=21 104 kN/m2 Vậy công son thỏa mãn điều kiện bền 3.4 TÍNH TOÁN MỘT SỐ CHI TIẾT KHÁC 3.4.1 Tính chọn chốt liên kết khung ủi với xl nâng bộ công tác 1 Lực tác dụng lên chốt Lực tác dụng lên chốt chính là lực kéo lớn nhất của xylanh, ở phần trên ta tính được lực kéo lớn... xylanh này Lúc đó lực tác dụng sẽ truyền từ xylanh này xuống khung ủi Với kết cấu của lưỡi ủi như trên và dựa vào chế độ làm việc của máy ta có thể chọn trường hợp nguy hiểm để tính bền cho khung ủi 3.3.2 Lựa chọn trường hợp tính toán Theo tính toán bàn ủi ở trên thì toàn bộ lực tác dụng lên bàn ủi sẽ truyền lên khung ủi qua khớp cầu A Như vậy khi lựa chon trường hợp tải trọng tính toán cho khung ủi ta... dụng lên bàn ủi khi quay lưỡi ủi Sau khi lựa chọn trường hợp tính toán khung ủi, tính toán hết các ngoại lực đặt vào khung ủi, ta có thể chọn sơ đồ tính cho khung ủi Nếu chỉ xét trong mặt phẳng nằm ngang, khi đó ta chỉ xét tới trường hợp máy ủi gặp va vấp khi đang ủi không xét đến ảnh hưởng của cặp xylanh nâng bộ công tác thì sơ đồ tính toán khung ủi như một khung chữ U có hai đầu liên kết ngàm( vì... trọng tính toán cho lưỡi ủi ở vị trí nguy hiểm và lấy phản lực ở khớp cầu A để tính bền cho khung ủi Khi tính bền bàn ủi ta đã chọn vị trí I: là vị trí nguy hiểm ( khi lưỡi ủi gặp chướng ngại vật ở vị trí mép lưỡi cắt ) để tính toán Vậy ta cũng chọn vị trí này để tính cho khung ủi Tuy nhiên trong quá trình quay lưỡi ủi còn xuất hiên thêm thành phần lực P 3 có tác dụng đẩy ngang máy ủi ( Phương của nó tác. .. nâng bộ công tác lên khi lưỡi ủi đầy đất( ở cuối quá trình đào) Lực nâng S= S2 = 181 kN Lực S tác dụng lên chốt sẽ làm cho nó bị đứt hoặc bị dập, vậy ta tính chọn đường kính chốt theo hai điều kiện này 2 Tính chọn đường kính chốt Vật liệu làm chốt là thép 45 có σb [ σd = 600 MPa ] = 150 MPa=15 kN/cm2 σ ch [ τđ = 340 MPa ÷ ] = 60 90 MPa Mặt cắt thể hiện liên kết chốt của khung ủi với xl nâng bộ công tác. .. quá trình tính ta không xét tới thành phần này 1 Sơ đồ tính Sơ đồ tính là một cột chịu uốn Lực đẩy S tính được S = 589,5 kN l = 0,55 m Hình 3.26 Sơ đồ tính 2 Biểu đồ nội lực Hình 3.27 Biểu đồ nội lực 3 Tính chọn mặt cắt Mặt cắt của công son có dạng thay đổi dần, nó được hàn từ nhiều tấm thép tấm lại, mỗi tấm có bề dày đây: δ , mặt cắt của nó được thể hiện ở hình vẽ dưới Tương tự như phần tính các thông... lớn nhất Hình 3.22 Sơ đồ lực tác dụng lên công son 2 Sơ đồ tính công son Có thể coi công son là một ngàm có sơ đồ sau: Hình 3.23 Sơ đồ tính công son Các ngoại lực: - Lực đẩy của xylanh nghiêng lưỡi ủi S1 S1= 342 kN β S1t = S1 cos = 342 cos 500 S1t = 219,8 kN β S1n = S1 sin = 342 sin 500 S1n = 262 kN - Lực đẩy của xylanh nâng hạ bộ công tác S2 S2= 181 kN α S2t = S2 cos = 181 cos 650 S2t = 76,5 kN β... l2 = 0,6 m Từ các ngoại lực tác dụng trên ta vẽ được biểu đồ nội lực trên công son và tính chọn mặt cắt 3.Vẽ biểu đồ nội lực Nội lực trong công son gồm có : mômen uốn, lực dọc trục và lực cắt Trên biểu đồ thì tại vị trí ngàm sẽ có các giá trị nội lực lớn nhất, ta sẽ đi tính chọn mặt cắt dựa vào vị trí này Biểu đồ của nó như sau: Hình 3.24 Biểu đồ nội lực trên công son 4 Tính chọn mặt cắt Tại ngàm:... = ( + 4 1,25.10 2 ) 2 td σtd = 9,41 104 kN/m2 < [σ ] =21 104 kN/m2 Vậy công son thỏa mãn điều kiện bền 3.3.8 Tính công son lắp xy lanh nghiêng lưỡi ủi 1 Kết cấu của công son và lực tác dụng lên nó Mặt cắt của công son thay đổi dần, trên nhỏ dưới lớn, bên dưới được hàn vào khung ủi, bên trên lắp với xylanh nghiêng lưỡi ủi Lực tác dụng lên nó chỉ có thành phần lực đẩy của xylanh tạo ra mômen uốn và . TÍNH TOÁN BỘ PHẬN CÔNG TÁC 3.1 CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN MÁY ỦI Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi vạn năng được thể hiện ở hình vẽ: Hình 3.1 Lực tác dụng. phần: X c và Z c 3.2 TÍNH BỀN CHO BÀN ỦI Bộ phận công tác bao gồm : khung ủi, bàn ủi, thanh chống xiên, các cặp xylanh. Đây chính là bộ phận chính của máy,