Thiết kế máy đào gầu nghịch. Trờng đại học thuỷ lợi cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam Khoa máy xây dựng & tbtl Độc lập Tự do Hạnh phúc Bộ môn máy xây dựng đồ án môn học máy thuỷ lợi Sinh viên thiết kế: Nguyễn Duy Hiếu Lớp : 44M Nghành học : Máy xây dựng và thiết bị thuỷ lợi . đầu đề thiết kế thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch lắp trên máy kéo: Cat 345C. I . Số liệu cho trớc: 1.Máy kéo cơ sở: CAT 345C. 2.Dung tích gầu:1,9 m 3 . 3. Làm việc ở đất cấp IV. 4. Vận tốc di chuyển: 3,6 km/h. 5. Tốc độ nâng cần: V xc = 0,12 m/s. 6. Tốc độ làm việc của xi lanh tay gầu:V xt = 0,13m/s. 7. Tốc độ làm việc của xi lanh gầu: V xg = 0,11 m/s. 8. Vận tốc vòng: n q = 6,2 v/p. II. Thuyết minh tính toán. 1. Tính toán chung máy đào. 2. Tính toán bền tay gầu của bộ công tác. 3.Bản vẽ: - Bản vẽ chung của máy : A o . - Bản vẽ chi tiết tay gầu : A 1 . Ngày giao đề: 11-08-2006. Ngày hoàn thành: 20-09-2006. Giáo viên hớng dẫn: Vũ Văn Thinh . Giáo viên hớng dẫn: Vũ Văn Thinh. Lớp: 44M Sinh viên: Nguyễn Duy Hiếu. 2 Thiết kế máy đào gầu nghịch. Lời nói đầu Thiết kế máy thuỷ lợi là môn học khong thể thiếu đối với mỗi sinh viên nghành máy xây dựng và thiết bị thuỷ lợi, nó giúp sinh viên củng cố những kiến thức về nguyên lý làm việc, về kết cấu và phơng pháp tính toán máy thuỷ lợi. Trong cuộc sống phát triển đất nớc theo công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc. Xây dựng dân dụng và công nghiệp, thuỷ lợi không thể thiếu đợc máy xây dựng, đặc biệt các công trình thuỷ lợi rất cần thiết cố máy móc vì công trình thuỷ lợi có khối lợng lớn, vốn đầu t nhiều, đòi hỏi thi công đúng tiến độ thời vụ, có tầm quan trọng với sự phát triển kinh tế nông nghiệp, du lịch Những công trình thuỷ lợi đòi hỏi phải có công tác đất, xử lý nền móng rất khắt khe, điều đó dẫn đên sự cần thiết của máy làm đất nh máy ủi, máy san, máy đào Trong quá trình học em đợc giao đề tài thiết kế: Máy đào thuỷ lực gầu nghịch lắp trên máy cơ sở CAT 345C. Máy đào thủy lực đợc dùng chủ yếu trong công tác làm đất, khai thác mỏ lộ thiên, bốc xếp vật liệu, nó làm việc thao chu kỳ, nó có thể đổ vật liệu lên phơng tiện vận chuyển hoặc đổ thành đống Hiện nay, có rất nhiều máy đợc nhập vào nớc ta, của các nớc Nga, Nhật, Mỹ để sử dụng đạt hiệu quả cao nhất, bền nhất chúng ta phải nắm vững kỹ thuật, tính năng của máy, biết thiết kế chế tạo các bộ công tác của máy, để khắc phục sửa chữa máy khi gặp sự cố hoặc bị hỏng. Đồ án Máy thuỷ lợi sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn, và giải quyết tốt hơn những vấn đề trên. Giáo viên hớng dẫn: Vũ Văn Thinh. Lớp: 44M Sinh viên: Nguyễn Duy Hiếu. 3 Thiết kế máy đào gầu nghịch. Mục lục Trang I. Xác định các thông số cơ bản 1. Khối lợng của máy 5 2. Xác định thông số của máy 5 3. Xác trọng lợng của máy 8 II. Sơ đồ bố trí xilanh Sơ đồ .9. III. Xác định các lực tác dụng lên bộ công tác. 1. Xác định lực của xilanh tay gầu .10. 2. Xác định lực của xi lanh cần.12. 3. Xác định lực của xi lanh gầu .13. 4. Chọn xi lanh thuỷ lực và tính công suất .14. IV. Tính toán lực kéo bộ di chuyển bánh xích. 1. Tính lực kéo 16. 2. Tính công suất và chọn động cơ thuỷ lực .19. V. Tính toán cơ cấu quay 20. VI. Chọn bơm và động cơ .22. VII. Tính toán tĩnh máy đào. 1. Xác định đối trọng .24. 2. Tính ổn định .26. VIII. Tính bền tay gầu .29. IX. Tính bền chốt .33. Giáo viên hớng dẫn: Vũ Văn Thinh. Lớp: 44M Sinh viên: Nguyễn Duy Hiếu. 4 Thiết kế máy đào gầu nghịch. I. `1Xác định thông số cơ bản. 1.khối lợng của máy. Khối lợng của máy đợc xác định thao công thức sau: G=k G .q. Trong đó: K G - Hệ số trọng lợng, với cấp đất lám việc III lấy k G = 21. q-Dung tích gầu q = 1,9m 3 . G= k G .q= 21*1,9 = 40 (T) 2. Xác định thông số của máy. a- Xác định kích thớc của máy. Các kích thớc của máy đợc xác định thoe công thức sau: A i =k i . 3 G Trong đó: k i hệ số kích thớc. G khối lợng của máy. + chiều cao buồng máy: A 1 =k 1 . 3 G = 0,93. 3 40 = 3,81 (m) Với máy cỡ nhỏ lấy k 1 = 0,85. + Bán kính thành sau vỏ máy: A 2 =k 2 . 3 G =1,05. 3 40 =3,6 (m). + Chiều cao khớp chân cần A 3 =k 3 . 3 G =0,65. 3 40 =2,223 (m). b-Kích thớc của bộ công tác. + Chiều dài cần: A 4 =k 4 . 3 G = 2. 3 40 = 6,84 (m). + Chiều dài tay cần; A 5 =k 5 . 3 G = 1,5. 3 40 = 5,13 (m). + Chiều cao đổ đất: A 6 =k 6 3 G =1,5. 3 40 =5,13 (m). + Chiếu sâu đào: A 7 =k 7 . 3 G = 2,05. 3 40 = 7,011 (m). + Bán kính đổ đất. A 8 =k 8 . 3 G = 2,25. 3 40 = 7,695 (m). + Bán kính đào A 9 =k 9 . 3 G =2,5. 3 40 =8,55 (m) c- Kích thớc của gầu + Khối lọng của gầu: G g =k.G= = 100 40.5,3 1,4 (T). Với k hệ số trọng lọng lấy theo % trọng lợng của máy: k=3,5% +Chiều dài gầu : L g = 1. 3 q 1,24 (m). +Chiều cao gầu: H= 0,96. 3 q 1,19 (m). Giáo viên hớng dẫn: Vũ Văn Thinh. Lớp: 44M Sinh viên: Nguyễn Duy Hiếu. 5 Thiết kế máy đào gầu nghịch. +Chiêu rộng gầu: B=1,2. 3 q 1,488 (m). +Chiều cao răng gầu: H r =0,2. 3 q 0,25 (m). +Chiều dày thành gầu: S = 0,087. 3 q 0,11 (m). d- Bộ di chuyển xích nhiều điểm tựa. +Chiều rộng cơ sở: A 10 =k 10 . 3 G = 0,9. 3 40 = 3,078 (m). +Chiều dài cơ sở: A 11 =k 11 . 3 G =1,2. 3 40 =4,104 (m). +Chiều rộng dải xích: A 12 =k 12 . 3 G =0,17. 3 40 = 0,5814 (m). +Chiều cao dải xích: A 13 =k 13 . 3 G =0,22. 3 40 =0,7524 (m). +Đờng kính bánh chủ động: A 14 =k 14 . 3 G =0,17. 3 40 = 0,5814 (m). +Đờng kính bánh dẫn hóng: A 15 = k 15 . 3 G =0,16. 3 40 = 0,547(m). +Đờng kính bánh tỳ: A 16 =k 16 . 3 G =0,08. 3 40 =0,2736 (m). Bảng tổng hợp các thông số cơ bản Giáo viên hớng dẫn: Vũ Văn Thinh. Lớp: 44M Sinh viên: Nguyễn Duy Hiếu. 6 Thiết kế máy đào gầu nghịch. TT Thông số Giá trị ĐV 1 Khối lọng toàn máy 40 Tấn 2 Chiều cao buồng máy 3,18 m 3 Bán kính thành sau vỏ máy 3,6 m 4 Chiều cao khớp cần 2,223 m 5 Chiều dài cần 6,84 m 6 Chiều dài tay gầu 5,13 m 7 Chiều cao đổ đất 5,13 m 8 Chiều sâu đào 7,011 m 9 Bán kính đổ đất 7,695 m 10 Bán kính đào 8,55 m 11 Chiều dài gầu 1,24 m 12 Chiều rộng gầu 1,488 m 13 Chiều cao gầu 1,19 m 14 Chiều cao răng gầu 0,25 m 15 Chiều rộng cơ sở 3,078 m 16 Chiều dài cơ sở 4,104 m 17 Chiều rộng xích 0,5814 m 18 Chiều cao xích 0,7524 m 19 Đờng kính bánh chủ động 0,5814 m 20 Đờng kính bánh dẫn hớng 0,547 m 21 Đờng kính bánh tỳ 0,2736 m 3-trọng lợng của từng cơ cấu. a- Trọng lựng của bộ công tác: +Trọng lợng gầu và thanh kéo: G 1 = k 1 .G = 0,035.40= 1,4 (Tấn). + Trọng lọng tay gầu: G 2 = k 2 .G = 0,03.40= 1,2 (Tấn). + Trọng lọng cần: G 3 = k 3 .G =0,07.40= 2,8 (Tấn). +Trọng lợng xi lanh gầu: G 4 =k 4 .G= 0,003.40= 0,12 (Tấn). + Trọng lợng xi lanh tay gầu: G 5 =k 5 .G = 0,008.40= 0,32 ( Tấn). + Trọng lợng xi lanh cần: G 6 = k 6 .G = 0,012.40 = 0,48 (Tấn). b- Trọng lợng bàn quay và các cơ cấu. + Trọng lọng động cơ và khung máy: G 7 = k 7 .G =0,06.40 = 2,4 (Tấn). Giáo viên hớng dẫn: Vũ Văn Thinh. Lớp: 44M Sinh viên: Nguyễn Duy Hiếu. 7 Thiết kế máy đào gầu nghịch. + Trọng lợng thiết bị thuỷ lực và thiết bị phụ: G 8 = k 8 .G =0,06.40 =2,4 (Tấn). + Trọng lợng cơ cấu quay: G 9 =k 9 .G = 0,01.40 =0,4 (Tấn). + Trọng lợng bàn quay: G 10 =k 10 .G =0,10.40= 4,0 (Tấn). + Trọng lợng bộ phận điều khiển: G 11 =k 11 .G= 0,02.40= 0,8 (Tấn). + Trọng lợng vỏ máy: G 12 =k 12 .G= 0,02.40= 0,8 (Tấn). c- Trọng lọng phần di chuyển. + Trọng lọng phần ổ quay: G 14 =k 14 .G = 0,01.40 = 0,4 (Tấn). + Trọng lợng khung dới và phần bánh răng: G 15 = k 15 .G = 0,07.40= 2,8(Tấn). + Trọng lợng ngõng trục trung tâm: G 16 = k 16 .G= 0,006.40= 0,24 (Tấn) + TRọng lọng cơ cấu di chuyển: G 17 = k 17 .G =0,03.40= 1,2 (Tấn). + Trọng luợng khung xích: G 18 =k 18 .G = 0,065.40= 2,6 (Tấn). + Trọng lợng bánh chủ động, bị động, bánh tỳ: G 19 = k 19 .G = 0,05.40 =2,0 (Tấn). + Trọng lợng dải xích: G 20 = k 20 .G= 0,08.40= 3,2 (Tấn). Bảng thống kê trọng lợng các bộ phận TT Tên các bộ phận k G Giá Trị (Tấn) 1 Gầu và thanh kéo 0,035 1,4 2 Tay gầu 0,03 1,2 3 Cần 0,07 2,8 4 Xy lanh gầu 0,003 0,12 5 Xy lanh tay gầu 0,008 0,32 6 Xy lanh cần 0,012 0,48 7 Động cơ và khung máy 0,06 2,4 8 Thiết bị thuỷ lực và thiết bị phụ 0,06 2,4 9 Cơ cấu quay 0,01 0,4 10 Bàn quay 0,1 4,0 11 Bộ điều khiển 0,005 0,2 Giáo viên hớng dẫn: Vũ Văn Thinh. Lớp: 44M Sinh viên: Nguyễn Duy Hiếu. 8 Thiết kế máy đào gầu nghịch. 12 Vỏ máy 0,02 0,8 13 Vòng ổ quay 0,01 0,4 14 Khung dới và vành bánh răng 0,07 2,8 15 Ngõng trục trung tâm 0,006 0,24 16 Cơ cấu di Chuyển 0,03 1,2 17 Khung xích 0,065 2,6 18 Bánh chủ động, bị động, bánh tỳ 0,05 2,0 19 Dải xích 0,08 3,2 II. Lựa chọn ph ơng án bố trí xi lanh: e) f) a) b) c) d) 1 2 1 Hình 2- Sơ đồ bố trí xi lanh thuỷ lực của bộ công tác máy đào gầu nghịch. 1- Cần; 2- Tay gầu; 3- Gầu. 1. Bố trí xi lanh cần: Theo (h.a), xi lanh không bị va đập trong quá trình làm việc nhất là khi đào sâu và khi đổ đất. Do xi lanh đợc đặt ở trên nên tránh đợc bụi bẩn rơi vào xi lanh. Tuy nhiên lực do xi lanh sinh ra để nâng toàn bộ bộ công tác lên chiều cao đổ đất nhỏ. Để khắc phục nhợc điểm này ta sử dụng phơng án nh ở (h.b). Theo phơng án này, lực do xi lanh sinh ra để nâng bộ công tác lên chiều cao đổ lớn, do đó làm việc sẽ cho năng suất hơn. Vì vậy ta chọn phơng án nh ở (h.b). 2. Bố trí xi lanh tay gầu: Theo (h.c), xi lanh đợc bố trí ở phía trên của cần. Do đó tay gầu phải kéo dài ra tính từ khớp A. Xi lanh đặt trên nên tránh đợc bụi bẩn. Tuy nhiên lực do xi lanh sinh ra để đào đất nhỏ. Để khắc phục nhợc điểm này ta ding phơng án nh ở (h.d). Theo puơng án này lực do xi lanh sinh ra để đào đất lớn nên cho năng suất cao. Vì vậy ta chọn phơng án nh ở (h.c). Giáo viên hớng dẫn: Vũ Văn Thinh. Lớp: 44M Sinh viên: Nguyễn Duy Hiếu. 9 Thiết kế máy đào gầu nghịch. 3. Bố trí xi lanh gầu: Theo (h.e) xi lanh gầu đợc nối với gầu thông qua cơ cấu 6 khâu. Ta bố trí theo phơng án nh ở (h.e) III. Xác định các lực tác dụng lên bộ công tác. 1-Xác định lực của xy lanh tay gầu. Vị trí tính toán: ở cuối quá trình đào, tay gầu nằm ngang, gầu đầy đất, cần nghiêng 1 góc 45 o . Chiều dầy lát cắt lớn nhất là: ( ) m kHb kq C TXS d MAX 133,0 35,1.011,7.488,1 1.9,1 . === b- Chiều rộng gầu: b=1,488 (m). H s - Chiều sâu đào: H s =7,011 (m). K tx - Hệ số tơi xốp, vơi đất cấp IV lấy k tx =1,35 K đ - Hệ số đầy gầu k đ =1 Lực cản đào tiếp tuyến lớn nhất: P 01 =k 1 .b.C Max =0,35.1,488.0,133=0,06927 Mpa.m 2 =69,27 KN. Với k 1 hệ số cản đào, với đất cấp IV lấy k 1 =0,35 Mpa. Giáo viên hớng dẫn: Vũ Văn Thinh. Lớp: 44M Sinh viên: Nguyễn Duy Hiếu. 10 G xtg r xtg C max P 02 G g+đ G tgc P xtg G xg r g r 0 P 01 r xg r xtg o 2 r tg Thiết kế máy đào gầu nghịch. Lấy mômen đối điểm o 2 ta có : P xtg = xtg xtgxtgxgxgtgtggdg r rGrGrGrGrP ' 001 5,0 ++++ + Với P 01 - Lực cản đào tiếp tuyến, P 01 = 69,27 KN. G g+đ - Trọng lợng gầu có đất: G đ = 35,1 1.20.9,1 = tx d k kq = 28,15 KN. Lấy k đ = 1, đất cấp IV lấy k tx = 1,35 G g+đ = G đ + G g = 28,15 + 14 = 42,15 KN. G g - Trọng lợng gầu, G tg = 14 KN. G xg - Trọng lợng xy lanh gầu, G xg = 1,2 KN. G xtg - Trọng lợng xy lanh tay gầu, G xtg = 3,2 KN. r 0 - Cánh tay đòn của lực P 01 lấy đối với điểm o 2 : r 0 = 24,1 4 13,5.3 4 .3 +=+ g tg l l = 5,24 m. r g - Cánh tay đòn của G g+đ lấy đối với điểm o 2 : r g = 2 24,1 4 13,5.3 24 .3 +=+ gtg ll = 4,59 m. r tg - Cánh tay đòn của G tg lấy đối với điểm o 2 : r tg = =+= 3 13,5 2 13,5 32 tgtg ll 0,88 m. r xg - Cánh tay đòn của G xg lấy đối với điểm o 2 : r xg = 3 13,5 3 = tg l = 1,77 m. r xtg - Cánh tay đòn của G xtg lấy đối với điểm o 2 : r xtg = 3 84,6 3 = c l =2,28 m. r xtg - Cánh tay đòn của P xg lấy đối với điểm o 2 : r xtg = 0 35sin 3 13,5 35sin 3 0 = tg l = 0,98 m. P xtg = xtg xtgxtgxgxgtgtggdg r rGrGrGrGrP ' 5,0 001 ++++ + Giáo viên hớng dẫn: Vũ Văn Thinh. Lớp: 44M Sinh viên: Nguyễn Duy Hiếu. 11