Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi Trêng ®¹i häc thuû lîi Khoa m¸y x©y dùng & tbtl céng hoµ x· héi chñ nghÜa viÖt nam §éc lËp – Tù do – H¹nh phóc -+** Bé m«n m¸y x©y dùng ®å ¸n m«n häc m¸y thuû lîi Sinh viªn thiÕt kÕ: NguyÔn Kh¶i Hoµn – Líp: 44M Nghµnh häc: M¸y x©y dùng vµ thiÕt bÞ thuû lîi ®Çu ®Ò thiÕt kÕ thiÕt kÕ m¸y ®µo thuû lùc gÇu nghÞch l¾p trªn m¸y C¥ Së cat – 345C I Sè liÖu cho tríc: 1 M¸y kÐo c¬ së: CATERPILLAR -345C 2 Dung tÝch gÇu: 2,8 m3 3 lµm viÖc ë ®Êt cÊp IV 4 VËn tèc di chuyÓn: 3.4 km/h 5 Tèc ®é n©ng cÇn: Vxc=0,13 m/s 6 Tèc ®é lµm viÖc cña xi lanh tay gÇu: Vxt= 0,11m/s 7 Tèc ®é lµm viÖc cña xi lanh gÇu: Vxg= 0,12 m/s 8 VËn tèc vßng: nq= 6 v/p II ThuyÕt minh tÝnh to¸n: 1 TÝnh to¸n chung m¸y ®µo 2 TÝnh to¸n bÒn cÇn cña bé c«ng t¸c 3 B¶n vÏ: - B¶n vÏ chung cña m¸y: Ao - B¶n vÏ chÕ t¹o cÇn: A1 Ngµy giao ®Ò: 10 – 08 – 2006 Ngµy hoµn thµnh: 20 – 09 – 2006 Gi¸o viªn híng dÉn: Vò V¨n Thinh Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 1 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi Lêi nãi ®Çu ThiÕt kÕ m¸y thuû lîi lµ m«n häc kh«ng thÓ thiÕu ®èi víi mçi sinh viªn nghµnh M¸y x©y dùng vµ thiÕt bÞ thuû lîi, nã gióp sinh viªn cñng cè nh÷ng kiÕn thøc vÒ nguyªn lý lµm viÖc, vÒ kÕt cÊu vµ ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n m¸y thuû lîi Trong cuéc sèng ph¸t triÓn ®Êt níc theo c«ng ngiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt níc X©y dùng d©n dông vµ c«ng nghiÖp, thuû lîi kh«ng thÓ thiÕu ®îc m¸y x©y dùng, ®Æc biÖt c¸c c«ng tr×nh thuû lîi rÊt cÇn thiÕt cè m¸y mãc v× c«ng tr×nh thuû lîi cã khèi lîng lín, vèn ®Çu t nhiÒu, ®ßi hái thi c«ng ®óng tiÕn ®é thêi vô, cã tÇm quan träng víi sù ph¸t triÓn kinh tÕ n«ng nghiÖp, du lÞch… Nh÷ng c«ng tr×nh thuû lîi ®ßi hái ph¶i cã c«ng t¸c ®Êt, xö lý nÒn mãng rÊt kh¾t khe, ®iÒu ®ã dÉn ®Õn sù cÇn thiÕt cña m¸y lµm ®Êt nh m¸y ñi, m¸y san, m¸y ®µo… Trong qu¸ tr×nh häc em ®îc giao ®Ò tµi thiÕt kÕ: “ M¸y ®µo thuû lùc gÇu nghÞch l¾p trªn m¸y c¬ së CAT – 345C” M¸y ®µo thuû lùc ®îc dïng chñ yÕu trong c«ng t¸c lµm ®Êt, khai th¸c má lé thiªn, bèc xÕp vËt liÖu, nã lµm viÖc theo chu kú, nã cã thÓ ®æ vËt liÖu lªn ph¬ng tiÖn vËn chuyÓn hoÆc ®æ thµnh ®èng… HiÖn nay, cã rÊt nhiÒu m¸y ®îc sö dông ë níc ta nh cña c¸c níc: Nga, NhËt, Mü… ®Ó sö dông ®¹t hiÖu qu¶ cao nhÊt, bÒn nhÊt chóng ta ph¶i n¾m v÷ng kü thuËt, tÝnh n¨ng cña m¸y, biÕt thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c bé c«ng t¸c cña m¸y, nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng thuû lùc ®Ó kh¾c phôc söa ch÷a m¸y khi gÆp sù cè hoÆc bÞ háng §å ¸n M¸y thuû lîi sÏ gióp chóng ta hiÓu râ h¬n, vµ gi¶i quyÕt tèt h¬n nh÷ng vÊn ®Ò trªn Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 2 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh I §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n 1 Khèi lîng cña m¸y Khèi lîng cña m¸y ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: G = kG.q Trong ®ã: - kG: HÖ sè träng lîng, víi cÊp ®Êt l¸m viÖc IV lÊy kG=18 - q: Dung tÝch gÇu, q = 2,8m3 -> M¸y thuéc lo¹i võa vµ lín Do ®ã, G = 18.2,8 = 50,4 (T) 2 C¸c th«ng sè kÝch thíc c¬ b¶n a KÝch thíc cña m¸y c¬ së: C¸c kÝch thíc cña m¸y ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Ai=ki 3 G Trong ®ã: ki: hÖ sè kÝch thíc G: khèi lîng cña m¸y - ChiÒu cao buång m¸y : A1 = k1 3 G = 0,9 3 50,4 = 3,32 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k1 = 0,9 - B¸n kÝnh thµnh sau vá m¸y: A2 = k2 3 G = 1,05 3 50,4 = 3,83 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k2 = 1,05 - ChiÒu cao khíp ch©n cÇu: A3 = k3 3 G = 0,6 3 50,4 = 2,22 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k3 = 0,6 b KÝch thíc cña bé c«ng t¸c: - ChiÒu dµi cÇn: A4 = k4 3 G = 1,8 3 50,4 = 6,65 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k1 = 1,8 - ChiÒu dµi tay gÇu: A5 = k5 3 G = 1,5 3 50,4 = 5,54 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k5 = 1,5 - ChiÒu cao ®æ ®Êt: Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 3 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi A6 = k6 3 G = 1,4 3 50,4 = 5,17 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k1 = 1,4 - ChiÒu s©u ®µo: A7 = k7 3 G = 2,0 3 50,4 = 7,39 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k7 = 2,0 - B¸n kÝnh ®æ ®Êt: A8 = k8 3 G = 2,2 3 50,4 = 8,13 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k8 = 2,2 - B¸n kÝnh ®µo: A9 = k9 3 G = 2,4 3 50,4 = 8,87 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k9 = 2,4 c KÝch thíc bé di chuyÓn ThiÕt kÕ víi bé di chuyÓn b¸nh xÝch nhiÒu ®iÓm tùa - ChiÒu réng c¬ së cña bé c«ng t¸c: A10 = k10 3 G = 0,9 3 50,4 = 3,32 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k10 = 0,9 - ChiÒu dµi c¬ së cña bé c«ng t¸c: A11 = k11 3 G = 1,1 3 50,4 = 4,06 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k11 = 1,1 - ChiÒu réng xÝch: A12 = k12 3 G = 0,18 3 50,4 = 0,66 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k12 = 0,18 - ChiÒu cao xÝch: A13 = k13 3 G = 0,2 3 50,4 = 0,74 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k13 = 0,2 - §êng kÝnh b¸nh xÝch chñ ®éng: A14 = k14 3 G = 0,16 3 50,4 = 0,59 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k14 = 0,16 - §êng kÝnh b¸nh dÊn híng: A15 = k15 3 G = 0,18 Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn 3 50,4 = 0,66 (m) Trang: 4 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k15 = 0,18 - §êng kÝnh b¸nh t×: A16 = k16 3 G = 0,08 3 50,4 = 0,30 (m) Víi m¸y cì võa vµ lín lÊy k16 = 0,08 B¶ng tæng hîp c¸c th«ng sè kÝch thíc c¬ b¶n (M¸y ®µo CAT-345C ; G=50,4T ; q=2,8m3) STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Th«ng sè ChiÒu cao buång m¸y BK thành sau vá m¸y ChiÒu cao khíp ch©n cÇn ChiÒu dµi cÇn ChiÒu dµi tay gÇu ChiÒu cao ®æ ®Êt B¸n kÝnh ®æ ®Êt B¸n kÝnh ®µo ChiÒu réng c¬ së bé c«ng t¸c ChiÒu dµi c¬ së bé c«ng t¸c ChiÒu réng xÝch ChiÒu cao xÝch §K b¸nh xÝch chñ ®éng §K b¸nh dÉn híng §K b¸nh t× ChiÒu s©u ®µo HÖ sè (ki) 0,9 1,05 0,6 1,8 1,5 1,4 2,2 2,4 0,9 1,1 0,18 0,2 0,16 0,18 0,08 2 TrÞ sè (m) 3,32 3,88 2,22 6,65 5,54 5,17 8,13 8,87 3,32 4,06 0,66 0,74 0,59 0,66 0,30 7,39 d KÝch thíc c¬ b¶n cña gÇu: Víi dung tÝch gÇu q = 2,8m3 , ta cã: - ChiÒu réng cña gÇu lµ: b = 1,2.3 q =1,2.3 2,8 =1,69( m) - ChiÒu dµi cña gÇu: Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 5 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh h = 1,0.3 §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi q =1,0.3 2,8 =1,41( m) - ChiÒu cao cña gÇu cha tÝnh r¨ng gÇu: l1 = 0,96.3 q = 0,96.3 2,8 =1,35( m) - ChiÒu cao cña gÇu tÝnh c¶ r¨ng gÇu: l = 1,44.3 q =1,44.3 2,8 = 2,03(m) - BÒ dµy thµnh gÇu: S= 0,087.3 q = 0,087.3 2,8 = 0,123( m) 3 X¸c ®Þnh träng lîng cña m¸y ViÖc x¸c ®Þnh s¬ bé träng lîng m¸y lµ mét bíc quan träng trong viÖc tÝnh to¸n s¬ bé cho m¸y C¸c bé phËn ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Gi = ki.G (T) , trong ®ã: G lµ khèi lîng s¬ bé m¸y ®µo (T) ki lµ phÇn tr¨m khèi lîng bé phËn so víi m¸y ®µo Ta cã thÓ chia viÖc tÝnh to¸n träng lîng m¸y nh sau: a Träng lîng cña bé c«ng t¸c - Träng lîng gÇu vµ thanh kÐo: G1= k1.G = 0,04.50,4= 2,02 (T) Víi hÖ sè träng lîng k1= 4% - Träng lîng tay gÇu: G2= k2.G = 0,04.50,4= 2,02 (T) Víi hÖ sè träng lîng k2= 4% - Träng lîng cÇn: G3= k3.G = 0,08.50,4= 4,03 (T) Víi hÖ sè träng lîng k3= 8% - Träng lîng xi lanh gÇu: G4= k4.G = 0,005.50,4= 0,25 (T) Víi hÖ sè träng lîng k4= 0,5% - Träng lîng xi lanh tay gÇu: G5= k5.G = 0,01.50,4= 0,504 (T) Víi hÖ sè träng lîng k5=1% Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 6 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi - Träng lîng xi lanh cÇn: G6= k6.G = 0,014.50,4= 0,71 (T) Víi hÖ sè träng lîng k6= 1,4% b Träng lîng bµn quay vµ c¸c c¬ cÊu kh¸c - Träng lîng ®éng c¬ vµ khung m¸y: G7= k7.G = 0,07.50,4= 3,53 (T) Víi hÖ sè träng lîng k7= 7% - Träng lîng thiÕt bÞ thuû lùc vµ thiÕt bÞ phô: G8= k8.G = 0,08.50,4= 4,03 (T) Víi hÖ sè träng lîng k8= 8% - Träng lîng c¬ cÊu quay: G9= k9.G = 0,02.50,4= 1,01 (T) Víi hÖ sè träng lîng k9= 2% - Träng lîng bµn quay: G10= k10.G = 0,15.50,4= 7,56 (T) Víi hÖ sè träng lîng k10= 15% - Träng lîng bé phËn ®iÒu khiÓn: G11= k11.G = 0,01.50,4= 0,504 (T) Víi hÖ sè träng lîng k11= 1% - Träng lîng vá m¸y: G12= k12.G = 0,02.50,4= 1,01 (T) Víi hÖ sè träng lîng k12= 2% - Träng lîng ®èi träng: G13= k13.G = 0,01.50,4= 0,504 (T) Víi hÖ sè träng lîng k13= 1% c Träng lîng phÇn di chuyÓn - Träng lîng vßng æ quay: G14= k14.G = 0,018.50,4= 0,91 (T) Víi hÖ sè träng lîng k14= 1,8% - Träng lîng khung díi vµ vµnh b¸nh r¨ng: Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 7 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi G15= k15.G = 0,10.50,4= 5,04 (T) Víi hÖ sè träng lîng k15= 10% - Träng lîng ngâng trôc trung t©m: G16= k16.G = 0,007.50,4= 0,35 (T) Víi hÖ sè träng lîng k16= 0,7% - Träng lîng c¬ cÊu di chuyÓn: G17= k17.G = 0,05.50,4= 2,52 (T) Víi hÖ sè träng lîng k17= 5% - Träng lîng khung xÝch: G18= k18.G = 0,07.50,4= 3,53 (T) Víi hÖ sè träng lîng k18= 7% - Träng lîng chñ ®éng, bÞ ®éng vµ b¸nh t×: G19= k19.G = 0,08.50,4= 4,03 (T) Víi hÖ sè träng lîng k19= 8% - Träng lîng d¶i xÝch: G20= k20.G = 0,10.50,4= 5,04 (T) Víi hÖ sè träng lîng k20= 10% B¶ng tæng hîp c¸c th«ng sè träng lîng c¬ b¶n B¶ng tæng hîp c¸c th«ng sè träng lîng c¬ b¶n (M¸y ®µo CAT-345C ; G=50,4T ; q=2,8m3) STT 1 2 3 4 Tªn c¸c bé phËn gÇu vµ thanh kÐo Tay gÇu CÇn Xi lanh gÇu Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn HÖ sè ki (%) 2.02 2.02 4.03 0.25 Trang: 8 Träng lîng (T) 2.02 2.02 4.03 0.25 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi Xi lanh tay gÇu 5 Xi lanh cÇn 6 ®éng c¬ vµ khung m¸y 7 ThiÕu bÞ thñy lùc vµ thiÕt bÞ phô 8 C¬ cÊu quay 9 Bµn quay 10 Bé phËn ®iÒu khiÓn 11 Vá m¸y 12 §èi träng 13 Vßng æ quay 14 Khung díi vµ vµnh b¸nh r¨ng 15 Ngâng trôc trung t©m 16 C¬ cÊu di chuyÓn 17 Khung xÝch 18 B¸nh chñ ®éng, bÞ ®éng vµ b¸nh t× 19 D¶i xÝch 20 Tæng céng 0.50 0.71 3.53 4.03 1.01 7.56 0.50 1.01 0.50 0.91 5.04 0.35 2.52 3.53 5.04 5.04 0.50 0.71 3.53 4.03 1.01 7.56 0.50 1.01 0.50 0.91 5.04 0.35 2.52 3.53 5.04 5.04 50.10 II S¬ ®å hÖ thèng thñy lùc 1 S¬ ®å S¬ ®å thuû lùc cña m¸y ®µo ®îc xÐt trªn b¶n vÏ hÖ thèng thuû lùc cña m¸y CAT – 330B 2 Nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng Tõ s¬ ®å ta thÊy: §Çu tiªn ®éng c¬ Diesel (31) lµm viÖc, th«ng qua c¸c khíp nèi vµ c¸c b¸nh r¨ng ¨n khíp dÉn ®éng c¸c b¬m piston (28), (29) vµ b¬m cung cÊp dÇu riªng cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn lµm viÖc theo Khi lµm viÖc dÇu ®îc hót tõ thïng dÇu (39) vµ ®îc ®a ®i toµn hÖ thèng th«ng qua c¸c van vµ ®êng èng dÉn Trªn s¬ ®å hiÖn t¹i lµ hÖ thèng thñy lùc cña m¸y ®µo Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 9 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi ®ang ë tr¹ng th¸i kh«ng t¶i, dÇu ®îc hót tõ thïng dÇu (39) råi ®i qua c¸c van trît ë tr¹ng th¸i kh«ng lµm viÖc råi quay l¹i thïng dÇu th«ng qua hÖ thèng läc B¬m (28) Uper Pump cung cÊp dÇu cã ¸p lùc cao cho xi lanh gÇu (7) vµ xi lanh cÇn (8) lµm viÖc, b¬m (29) Lower Pump th× cung cÊp dÇu cho c¸c xi lanh vµ c¬ cÊu cßn l¹i: xi lanh tay gÇu (9), c¬ cÊu quay (1), c¬ cÊu di chuyÓn tr¸i (2) vµ c¬ cÊu di chuyÓn ph¶i (3) Th«ng qua c¸c hÖ thèng van ph©n phèi mµ dÇu sÏ ®îc chuyÓn ®Õn nh÷ng vÞ trÝ cÇn thiÕt ®Ó thiÕt bÞ lµm viÖc C¸c hÖ thèng van ph©n phèi (van trît) ®îc ®iÒu khiÓn bëi c¸c hÖ thèng van trît nhá h¬n vµ hÖ thèng van trît nhá nµy ®îc ®iÓu khiÓn trùc tiÕp bëi c¸c nót bÊm trªn bµn ®iÒu khiÓn Trong ®ã: • Côm (23) ®iÒu khiÓn c¸c van trît cña xi lanh gÇu (7) vµ xi lanh cÇn (8) • Côm (18) ®iÒu khiÓn c¸c van trît cña xi lanh tay gÇu (9) vµ c¬ cÊu quay (1) • Côm (17) ®iÒu khiÓn c¸c van trît cña c¬ cÊu di chuyÓn tr¸i (2) vµ c¬ cÊu di chuyÓn ph¶i (3) III X¸c ®Þnh c¸c lùc t¸c dông lªn bé c«ng t¸c 1 X¸c ®Þnh lùc cña xi lanh tay gÇu VÞ trÝ tÝnh to¸n: Cuèi qu¸ tr×nh ®µo, tay gÇu vµ gÇu ë vÞ trÝ n»m ngang GÇu ®Çy ®Êt, ®Çu cÇn nghiªng 45o so víi tay gÇu L¸t c¾t ®Êt lµ lín nhÊt ChiÒu dµi l¸t c¾t ®îc x¸c ®Þnh: C max = q.k d 2,8.1 = = 0,17 ( m ) b.H S k TX 1,69.7,39.1,35 Trong ®ã: q – Dung tÝch gÇu: q=2,8 (m3) b - ChiÒu réng gÇu: b=1,69 (m) Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 10 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi R: Kho¶ng c¸ch tõ mÐp r¨ng gÇu ®Õn trôc quay cña m¸y lµ: R = 5,663 m ηq: HiÖu suÊt c¬ cÊu quay tõ trôc ®Æt phanh ®Õn trôc quay bµn quay ηq = 0,88 ωmax VËn tèc gãc lín nhÊt cña bµn quay ωmax = 2.π.n = 2.3,14.6 = 37,68 (rad/ph ) = 0,628 (rad/s) Víi: n : Lµ sè vßng quay cña bµn quay n = 6 (v/ph) VËy : M f = Do ®ã : N max ωmaxη q = 18,87 = 37,56 ( KN m ) 0,628.0,8 K = Mf R.ηq = 37,56 = 8,3 5,66.0,8 ( KN ) Vµ ®Ó tÝnh bÒn cÇn ta ®i tÝnh to¸n néi lùc t¹i c¸c mÆt c¾t nguy hiÓm cña cÇn a VÞ trÝ tÝnh to¸n: - XÐt t¹i vÞ trÝ mµ lùc ®Èy xi lanh tay gÇu P tmax cã ph¬ng vu«ng gãc víi ph¬ng trôc däc cña tay gÇu - T¹i r¨ng gÇu cã lùc c¶n ®µo P01 do chíng ng¹i vËt g©y ra - GÇu cha tÝch ®Êt - Gi¶ thiÕt Ptmax cã ph¬ng song song víi P01 Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 36 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi b TÝnh bÒn cÇn: Muèn tÝnh bÒn cÇn ta t¸ch cÇn ra khái tay gÇu vµ thay vµo khíp O2 c¸c ph¶n lùc XO2, ZO2 ; t¹i O1 lµ c¸c ph¶n lùc XO1, ZO1 • Tríc hÕt ta ®i x¸c ®Þnh ngo¹i lùc tay gÇu: C¸c lùc ®· biÕt Ptmax, Gtg, vµ Gg - X¸c ®Þnh lùc c¶n ®µo P01 ThiÕt lËp ph¬ng tr×nh c©n b»ng m«men víi khíp O2 trªn h×nh A ∑M => O2 =0⇒ P01 = P01.r01 - Gg.rg - Gtg rtg - Ptmaxrp = 0 G g rg + Gtg rtg + Pt max rp r01 Ta cã: r01 = rp = 1 3 3 l tg + h g = 5,54 + 1,41 = 5,57( m) 4 4 1 l tg =1,39( m) 4 rg= 2 l g + 0,3 = 1 2,03 + 0,3 = 1,32(m) 2 LÊy rtg = 0,3 m Thay vµo ta ®îc: Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 37 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh P01 = §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi 20,2.1,32 +20,2.0,3 +959,31.1,39 = 245,27( m) 5,57 - X¸c ®Þnh c¸c ph¶n lùc t¹i khíp O2: XO2, ZO2 §Ó x¸c ®Þnh hai lùc nµy, ta lËp ph¬ng tr×nh c©n b»ng h×nh chiÕu cña lùc xuèng c¸c trôc täa ®é Z vµ X cña hÖ tay gÇu vµ cÇn Trong ®ã trôc X song song víi Ptmax vµ P01 Ta ®îc: XO2 = Ptmax + P01 + Gg.cosα + Gtg.cosα = 959,31 + 245,27 + 20,2.cos75o + 20,2.cos75o = 1215 (KN) ZO2 = Gg.sinα + Gtg.sinα = 20,2.sin75o + 20,2.sin75o = 39 (KN) • X¸c ®Þnh lùc n©ng cÇn Pc LËp ph¬ng tr×nh c©n b»ng m«men víi khíp nèi O1 ∑M O1 = 0 ⇒ Pc l c − Gc l c + Pt max l y sin β1 + X O 2 rx − Z O 2 rz = 0 => Pc = Gc l c − Pt max l y sin β1 − X O 2 rx + Z O 2 rz lc Mµ lc = 0,5.lcÇn.cos30o = 0,5.6,65.cos30o = 2,88 (m) lp = 2/3.lc = 2/3.2,88 = 1,92 (m) lÊy β1 = 10o , ly = 0,5.lcÇn =3,33 m lÊy rx = 2 m; rz =6,0 m Thay vµo ta ®îc: Pc = 40,3.2,88 −959,31.3,33 sin 10 o +1215.2 −39.6,0 1,92 = 915,3 (KN) • X¸c ®Þnh ph¶n lùc t¹i khíp ch©n cÇn §Ó x¸c ®Þnh c¸c néi lùc trong cÇn, ta x¸c ®Þnh ph¶n lùc t¹i khíp ch©n cÇn O 1 lµ XO1 vµ ZO1 Ta xÐt dùa vµo ph¬ng tr×nh c©n b»ng h×nh chiÕu cña c¸c lùc t¸c dông lªn cÇn xuèng hÖ X’O1Z’ ∑X ' = 0 ⇒ X 01 − X 02 cos β + Z 02 sin β + Pt max cos β1 + G c cos β3 − Pc cos β 2 = 0 Ta lÊy β = β1 = 10o ; β2 = 45o ; β3 = 60o Thay vµo ta ®îc: Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 38 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi X01 = 1215.cos100 – 39.sin100 – 959,31.cos100 – 40,3.cos600 + 915,3.cos450 X01 = 872,1 (KN) ∑Z ' = 0 ⇒ Z 01 + Z 02 cos β + X 02 sin β + Pt max sin β1 + Gc sin β3 − Pc sin β 2 = 0 Z01 = 959,31.sin100 + 915,3.sin450 – 39.cos100 -1215.sin100 – 40,3.sin600 Z01 = 529,5 (KN) • X¸c ®Þnh néi lùc trong cÇn TiÕt diÖn nguy hiÓm nhÊt cña cÇn lµ tiÕt diÖn (a-a): tiÕt diÖn th¼ng ®øng ®i qua giao ®iÓm cña 2 ®êng th¼ng däc träc cña cÇn (kÐo tõ khíp O1 vµ O2) T¹i ®ã th× c¸c néi lùc do c¸c ph¶n lùc X01 vµ Z01 g©y ra ®îc xÐt nh sau: - M«men uèn trong mÆt ph¼ng chøa cÇn: Mu = Z 01 l y + X 01 l x + G1 sin β3 ly 2 − Pc l sin β 2 Trong ®ã: ly = 0,5.lcÇn = 3,33 m; lx = 0,3 m l: kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm ®Æt lùc n©ng cÇn Pc tíi tiÕt diÖn (a-a) Vµ ta x¸c ®Þnh ®îc: l = ly – lc 2 = 0,12 m 5 cos 34 o G1: Khèi lîng cÇn tÝnh theo ®o¹n cÇn dµi ly Coi träng lîng cña cÇn lµ ph©n bè G 40,3 o o c ®Òu nªn ta cã: G1 = l l y cos 34 = 6,65 3,33 cos 34 = 16,7( KN ) cân Thay c¸c gi¸ trÞ vµo ta ®îc: Mu= 529,5.3,33 + 872,1.0,3 + 16,7.3,33.sin60o + 915,3.0,12.sin45o= 1995,4 (KN) - X¸c ®Þnh lùc kÐo do c¸c ngo¹i lùc Pc, Gc vµ X01 g©y ra N = X 01 + Gc cos β 3 − Pc cos β 2 2 = 872,1 + 40,3 cos 60 o − 915,3 cos 45 o 2 N = 235 (KN) • X¸c ®Þnh m«men chèng uèn vµ diÖn tÝch tiÕt diÖn (a-a) Chän b = 600 mm = 0,6 m Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 39 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi h = 800 mm = 0,8 m δ = 20 mm = 0,02 m Do tiÕt diÖn (a-a) lµ h×nh hép ch÷ nhËt, nªn ta cã: M«men chèng uèn ®îc x¸c ®Þnh nh sau: Wu = b.h 3 − (b − 2.δ ).(h − 2.δ ) 3 6.h δ=20 h=800 b =600 = 0,6.0,8 3 − (0,6 − 2.0,02).(0,8 − 2.0,02) 3 6.0,8 => Wu = 0,0128 (m3) Ta l¹i cã diÖn tÝch phÇn kim lo¹i trong tiÕt diÖn (a-a) lµ: F = b.h – (b – 2.δ)(h – 2.δ) = 0,6.0,8 – (0,6 – 2.0,02)(0,8 – 2.0,02) = 0,0544 (m2) VËy t¹i tiÕt diÖn nguy hiÓm nhÊt (a-a) trªn cÇn ta x¸c ®Þnh ®îc øng suÊt do c¸c néi lùc g©y ra lµ: M N 1995,4 235 u σ = W + F = 0,0128 + 0,0544 = 160210,5 (KN/m2) (*) u Ta chän vËt liÖu lµm cÇn lµ thÐp CT5 cã σgh = 26 KN/cm2 = 26.104 KN/m2 VËy øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu lµm cÇn khi kÓ ®Õn hÖ sè an toµn (k = (1,5 ÷ 1,8) ta chän k = 1,5) lµ: Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 40 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh [σ] = σ gh k = 26.10 4 1,5 §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi = 173333 (KN/m2) (**) Tõ (*) vµ (**) ta ®îc σ < [σ] VËy cÇn lµm b»ng thÐp CT5 lµ ®ñ bÒn 2 TÝnh bÒn chèt a TÝnh chän chèt : + TÝnh chèt gi÷a cÇn vµ tay gÇu : Theo c«ng thøc d ≥ 4.T π [τ c ] Trong ®ã : T lùc c¾t ngang t¸c dông lªn chèt [τ c ] øng suÊt c¾t cho phÐp cña vËt liÖu chèt [τ c ] = ( 0,2 ÷ 0,3).σ ch σch øng suÊt ch¶y cña vËt liÖu víi thÐp 45 σch = 580 MPa = 58 (KN/cm2) [τ c ] = 0,3 σch = 0,3.58 =17,4 (KN/cm2) §èi víi chèt gi÷a cÇn vµ tay gÇu T = P01+Ptmax = 245,27 + 959,31 = 1204,6 (KN) →d ≥ 4.1204,6 = 9,39( cm ) 3,14.17,4 Chän chèt cã ®êng kÝnh d = 100 ( mm) + TÝnh chèt gi÷a cÇn vµ khung m¸y 2 2 2 2 T = ( X 02 + Pt max ) + ( Z 02 − Gc ) = (1215 + 959,31) + ( 39 − 40,3) Do ®ã : d1 ≥ 4.2174,3 =12,62( cm ) 3,14.17,4 = 2174,3( KN ) lÊy ®êng kÝnh d1 = 140 ( mm) b TÝnh bÒn chèt Trong qu¸ tr×nh m¸y lµm viÖc, c¸c chèt cña bé c«ng t¸c chÞu t¸c dông cña t¶i träng ®éng vµ tÜnh §èi víi bé c«ng t¸c cña m¸y ®µo th× chèt chÞu t¶i träng lín nhÊt lµ chèt t¹i vÞ trÝ cÇn vµ tay gÇu §Ó tÝnh bÒn chèt ë bé c«ng t¸c ta chØ cÇn tÝnh bÒn cho chèt ë vÞ trÝ nµy lµ ®îc Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 41 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi + Chän vËt liÖu: ®èi víi chèt chÞu t¶i träng trung b×nh hoÆc võa nµy ta chän vËt liÖu lµ thÐp 45 t«i c¶i thiÖn ( theo b¶ng 6-1/CTMT1) tra ®îc giíi h¹n bÒn: [σ b ] = 850( MPa) ; [σ ch ] = 580( MPa) + §êng kÝnh chèt cña cÇn vµ tay gÇu x¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn bÒn c¾t: d = 100 (mm) §· tÝnh ë trªn + Chèt chØ chÞu m«men uèn trong mÆt ph¼ng th¼ng ®øng do träng lîng bé c«ng t¸c + T¶i träng trong mÆt ph¼ng th¼ng ®øng: P = Gtg + P01+ Gg+®=20,2 + 99,42 + 59,6 = 179,22 (KN) Trong ®ã: G t = 20,2(KN): träng lîng cña tay gÇu Gg+® = 59,6 (KN): träng lîng gÇu ®Çy ®Êt P01 = 99,42 (KN): lùc c¶n ®µo theo ph¬ng tiÕp tuyÕn víi r¨ng gÇu + M«men do lùc P g©y ra: Mx = Trong ®ã: P.l 179,22.0,8 = = 35,844( KN m) 4 4 l = 80 (cm): chiÒu dµi cña chèt Ta coi chèt nh mét dÇm chÞu lùc tËp trung P: theo søc bÒn vËt liÖu ta cã s¬ ®å m«men vµ lùc c¾t trong chèt nh sau: m m-m m P/2 φ1 00 P P/2 M Pl/4 P/2 Q + M« ®un chèng uèn: Wx = π R 3 4 = 3,14.(0,05) 3 = 9,813.10 −5 (m 3 ) 4 Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 42 Líp : 44M Gvhd: Th.S Vò V¨n Thinh §å ¸n m«n häc: M¸y Thñy Lîi + øng suÊt ph¸p: σ= Mx 35,844 KN = = 3,653.10 5 ( 2 ) −5 Wx 9,813.10 m + øng suÊt tiÕp: τ= Trong ®ã: 4.Q 4.89,61 KN = =15,22.10 3 ( 2 ) 2 2 3.π.R 3.3,14.0,05 m Q= P 179,22 = = 89,61( kN ) 2 2 R= 0,05(m): b¸n kÝnh chèt Khi ®ã ®iÒu kiÖn bÒn cña chèt: σ tt = σ 2 + 3τ 2 = (365,3.10 3 ) 2 + 3.(15,22.10 3 ) 2 = 366,22.10 3 ( kN / m 2 ) Ta thÊy: σ tt = 366,22( MPa) < [σ b ] = 850( MPa) VËy ®iÒu kiÖn bÒn cña chèt ®îc ®¶m b¶o Tµi liÖu tham kh¶o: 1 M¸y Thuû Lîi – Trêng ®¹i häc Thuû Lîi – Vò V¨n Thinh – Vò Minh Kh¬ng – NguyÔn §¨ng Cêng 2 TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng dÉn ®éng c¬ khÝ ( TËp I, TËp II ) – TrÞnh §×nh ChÊt – Lª V¨n UyÓn 3 Catalog Cat – 345C , S¬ ®å hÖ thèng thñy lùc m¸y Cat – 330B vµ mét sè tµi liÖu tra cøu xi lanh, ®éng c¬ vµ b¬m thñy lùc Svth: NguyÔn Kh¶i Hoµn Trang: 43 Líp : 44M ... khe, điều dẫn đến cần thiết máy làm đất nh máy ủi, máy san, máy đào Trong trình học em đợc giao đề tài thiết kế: Máy đào thuỷ lực gầu nghịch lắp máy sở CAT 345C Máy đào thuỷ lực đợc dùng chủ yếu... định lực xi lanh gầu Vị trí tính toán: Gần kết thúc trình đào mà dùng xi lanh gầu để đào đất, lúc lực xi lanh đạt cực đại cánh tay đòn lực xi lanh tâm quay O3 nhỏ Lúc lực cản đào cực đại, coi gầu. .. Đồ án môn học: Máy Thủy Lợi Lời nói đầu Thiết kế máy thuỷ lợi môn học thiếu sinh viên nghành Máy xây dựng thiết bị thuỷ lợi, giúp sinh viên củng cố kiến thức nguyên lý làm việc, kết cấu phơng