Đồ án môn học Máy Làm Đất GVHD : Vũ Văn Thinh Lời nói đầu Với sự phát triển của ngành xây dựng nói chung và ngành thuỷ lợi nói riêng, máy thuỷ lợi và máy xây dựng là thiết bị thi công không thể thiếu trong các công trình do khối lợng thi công rất lớn ma sức lao động của con ngời không thể đáp ứng đợc.Các thiết bị này không những đảm bảo đợc tiến độ thi công mà chất lợng của công trình cũng đợc thể hiện qua năng lực thi công của thiết bị. Trong điều kiện thực tế của nớc ta hiện nay trình độ khoa học và công nghệ chế tạo còn hạn chế cha thể thực hiện việc chế tạo hoàn chỉnh một máy xây dựng thuỷ lực và do nớc ta nhập khẩu rất nhiều các loại máy xây dựng thuỷ lực của nhiều hãng sản xuất và nhiều quốc gia khác nhau nên có nhiều tính năng không phù hợp vói điều kiện thực tế của nớc ta, cũng do trong quá trình sửa chữa bảo d- ỡng và thay thế nhất là bộ công tác hay bị h hỏng và mòn do trực tiếp việc trong điều kiện nặng nhọc. Nh vậy để phù hợp với điều kiện thực tế làm việc của các máy này, chúng ta có thể dựa trên các máy cơ sở cũ để thiết kế các phần còn lại nh bộ công tác, bộ di chuyểnnhằm phục vụ tốt cho quá trình sửa chữa, thiết kế mới để thay thế một phần các thiết bị nhằm tiết kiệm các thiết bị , tận dụng các máy còn dùng đợc . Việc thiết kế máy đào thuỷ lực trong đồ án máy làm đất này nhằm giải quyết những vấn đề đã nêu ở trên, đây là vấn đề rất cần thiết để từng bớc tiến tới thiết kế toàn bộ hoàn chỉnh một máy xây dựng thuỷ lực. Xong trong quá trình thiết kế do kiến thức về thực tế còn hạn chế, tài liệu lại thiếu nhiều và đây là một đề tài khó nên không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thiết kế .Rất mong sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn máy xây dựng để em có thể hoàn thành tốt đồ án này. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Văn Thinh và thầy Hồ Sĩ Sơn đã trực tiếp hớng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Nguyễn Bá Dũng Lớp 44M 1 Đồ án môn học Máy Làm Đất GVHD : Vũ Văn Thinh Phần I: Xác định các thông số cơ bản I. Thông số kích thớc Theo công thức 5-3 Tr 112 MTL )( 3 mGkA A = G: trọng lợng của máy [T] K A : hệ số tra bảng 5-1 MTL Trong đó )(. TqkG G = k G : hệ số tra bảng 5-1 [T/m 3 ] q : dung tích gầu [m 3 ] )(284,1.20 TG == Vậy ta lập đợc bảng các thông số cơ bản của máy Thông số kích thớc Hệ số KT tính KT máy mẫu KT máy thiết kế 1 2 3 (m) 4 (m) 5 (m) Chiều cao buồng máy Bán kính thành sau vỏ máy Chiều cao khơp chân cần Chiều dài cần Chiều dài tay gầu Chiều cao đổ đất Chiều cao đào đất Bán kính đổ đất Bán kính đào đất Kích thớc bộ di chuyển Chiều rộng cơ sở Chiều dài cơ sở Chiều rộng dải xích Chiều cao dải xích Đờng kính bánh xích chủ động Đờng kính bánh xích dẫn hớng Đờng kính bánh tì 1 1.15 0.6 1.5 1.2 1.55 2.05 2.25 2.6 0.9 1.3 0.185 0.3 0.2 0.2 0.08 3.036 3.490 1.822 4.554 3.643 4.7 6.22 6.8 7.89 2.73 3.946 0.56 0.91 0.607 0.607 0.234 3.630 3500 2.590 4040 3.000 3.490 1.678 4.550 3.600 4.7 6.22 6.8 7.89 2.600 3.950 0.56 0.9 0.6 0.6 0.25 Xác định các kích thớc của bộ công tác )(34,14,12,1.2,1 3 3 mqb === )(12,14,10,1.0,1 3 3 mqh === )(07,14,196,0.96,0 3 3 1 mql === )(61,14,144,1.44,1 3 3 mql === Sinh viên thực hiện Nguyễn Bá Dũng Lớp 44M 2 Đồ án môn học Máy Làm Đất GVHD : Vũ Văn Thinh )(097.04,108,0.08,0 3 3 mqs === II. Thông số trọng lợng Xác định theo công thức )(. TGkG ii = Trong đó k i : Hệ số tỉ lệ tra bảng 5-2 MTL G : trọng lởng của máy Từ công thức trên ta cũng lập đợc bảng về trọng lợng của các bộ phận Tên các bộ phận Hệ số k i Trọng lợng TT G i tt Trọng lợng MM G i mm TLmáy TK G i tk 1 2 (%) 3 (T) 4 (T) 5 (T) Bộ công tác Gầu thanh kéo Tay gầu Cần Xi lanh gầu Xi lanh tay gầu Xi lanh cần Bàn quay và các cơ cấu Động cơ và khung máy Thiết bị thủy lực và thiết bị phụ Cơ cấu quay Bàn quay Bộ phận điều khiển Vỏ máy Đối trọng Phần di chuyển Vòng ổ quay Khung dới v ành bánh răng Ngỗng trục trung tâm Cơ cấu di chuyển Khung xích Bánh chủ động + tì + bị động Dải xích 20 4.5 4 8 0.5 1.25 1.75 38 7 8 2 15 0.6 2.4 1 40 1 8 0.6 4 7 8 10 5.6 1.26 1.12 2.24 0.14 0.35 0.49 10.64 1.96 2.24 0.56 4.2 0.17 0.67 0.28 11.2 0.28 2.24 0.17 1.12 1.96 2.24 2.8 5.6 1.26 1.12 2.24 0.14 0.35 0.49 10.64 1.96 2.24 0.56 4.2 0.17 0.67 0.28 11.2 0.28 2.24 0.17 1.12 1.96 2.24 2.8 Từ các thông số cơ bản của máy ta có thể vẽ đợc tổng thể máy cơ sở Sinh viên thực hiện Nguyễn Bá Dũng Lớp 44M 3 Đồ án môn học Máy Làm Đất GVHD : Vũ Văn Thinh Phần II: Lựa chọn phơng án bố trí xi lanh a b c d e g h f Ta lựa chon phơng án bố trí xi lanh cần và xi lanh tay gầu theo sơ đồ h b và h f vì nó có lực nâng lớn phù hợp với máy đào gầu thuận không đào hố sâu Xi lanh gầu ta chọn phơng án bố trí nh sơ đồ hình h h ta dùng cơ cấu 6 khâu tuy lực xi lanh lơn hơn nhng nó có góc xoay lơn (180 0 ) vì vậy khả năng đổ của gầu lơn hơn . Sinh viên thực hiện Nguyễn Bá Dũng Lớp 44M 4 Đồ án môn học Máy Làm Đất GVHD : Vũ Văn Thinh Phần III: Tìm hiểu hệ thống thuỷ lực Nguyên lý làm việc hệ thống thuỷ lực. Dựa theo sơ đồ hệ thống thuỷ lực máy cơ sở CAT 330C. Các bơm 28 và 29 đợc dẫn động từ động cơ diezen thông qua bộ truyền cơ khí la cặp bánh răng. Bơm 28 cung cấp dầu áp cao cho xilanh thuỷ lực của gầu và cần. Bơm 29 cung cấp dầu áp cao cho xilanh thuỷ lực tay gầu và hệ thống di chuỷên, và cơ cấu quay. Trong sơ đồ hình vẽ máy đang trong tình trang không làm việc động cơ diezen và các bơm 28 và 29 vẫn làm việc nhng dầu không đi vào các bộ công tác mà chỉ đi qua các hệ thống dẫn rồi lại trở về thùng dầu 39. Khi muốn cho xilanh gầu hoặc xilanh cần làm việc ta bật công tắc điều chỉnh các xilanh này khi đo các van trợt sẽ vào vị trí làm việc (thông dầu)cho dầu cao áp đến các khoang làm việc đồng thời dầu áp thấp sẽ đợc quay trở lại hệ thống ,khi muốn hành trình xi lanh ngợc lại ta chỉ việc chuyển vị trí của van trợt . Đối với hệ thống di chuyển ,cơ cấu quay và xi lanh tay gầu ta cung làm tơng tự . Do các hệ thống này không khi nào làm việc cùng một lúc nên ngời ta bố trí một bơm cung cấp cho tất cả các hệ thống này . Sinh viên thực hiện Nguyễn Bá Dũng Lớp 44M 5 Đồ án môn học Máy Làm Đất GVHD : Vũ Văn Thinh Phần IV: Tính toán cơ cấu dẫn động bộ công tác I.Tính lực tác dụng nên các xi lanh Quá trình đào đất của Máy Đào thuỷ lực gầu thuận có thể tiến hành theo các nguyên tắc: Gầu và tay gầu cố định, cần chuyển động nhờ xilanh cần. Cần quay quanh khớp bản lề nối với tay gầu nhờ xi lanh gầu, lúc đó cần và tay gầu cố định, gầu chuyển động nhờ xilanh gầu. Tay gầu quay quanh khớp bản lề nối với cần nhờ xi lanh tay gầu, lúc đó cần và gầu cố định, gầu chuyển động nhờ xilanh tay gầu. Cần và tay gầu cùng làm việc đồng thời nhờ các xilanh cần và xilanh tay gầu. ở trờng hợp này gầu coi nh lắp cứng với tay gầu. 1. Xác định lực xilanh tay gầu: Giả sử trong thời gian đào, gầu chuyển động nhờ xilanh tay gầu lớn nhất của lát cắt đạt đợc khi răng gầu, khớp cần và tay gầu (khớp O) nằm trên đ- ờng nằm ngang (vị trí II). ở trờng hợp này chiều dày lát cắt lớn nhất đợc tính theo biểu thức (5-6) MTL: tx Max kHb q C = Trong đó: - q: Dung tích hình học của gầu. - b: Chiều rộng gầu. - H: Chiều cao đào danh nghĩa. - K tx : Hệ số tơi xốp. Chiều cao đào H = L tg + h = 4.55 + 1.12 = 5,67 (m). Dung tích hình học của gầu q=1,4 (m 3 ). Hệ số tơi xốp ( Với cấp đất IV là loại đất Sét khô, chặt, á sét lẫn sỏi, hoàng thổ khô, mengemen) dựa vào Bảng 1-2 (MTL). Sinh viên thực hiện Nguyễn Bá Dũng Lớp 44M 6 Đồ án môn học Máy Làm Đất GVHD : Vũ Văn Thinh ta tra đợc k tx = 1,35. Ta có: Chiều dày lát cắt lớn nhất: )(13,0 34,1.67,5.35,1 4,1 max mC == Lực cản đào tiếp tuyến lớn nhất đợc xác định theo công thức NG.Dombrovsky P o1 = k 1 .b.C Max Trong đó: k 1 : Là hệ số cản đào. Dựa vào Bảng1-9 (MTL). Ta có: k 1 = 0,2 MPa = 0,2.10 3 (kN/m 2 ). P o1 = 0,22.10 3 . 1,34 . 0,13 = 38 (kN). )(8,338.1,0. 0102 KNPP === Trong thời gian đào gầu chuyển động từ vị trí I ữII lực cần thiết của xilanh tay gầu P xt thay đổi từ O đến lớn nhất. ở cuối quá trình đào, tay gầu ở vị trí nằm ngang, chiều dày lát cắt lớn nhất. Giá trị lớn nhất lực xilanh tay gầu P xt sẽ xác định từ phơng trình mô men với khớp O của tất cả các lực tác dụng lên hệ tay gầu ở vị trí II nh hình dới. Hình vẽ (Sơ đồ xác định lực xilanh tay gầu) Lấy phơng trình mô men đối với điểm O: = 0 02 M Ta có: xt i xt r rGrP P = 1001 Trong đó: P 01 : Lực cản đào tiếp tuyến. r 0 : Khoảng cách từ P 01 đến điểm O. G i : Trọng lực các phần tử bộ công tác đất. r i : Khoảng cách từ các phần tử đến điểm O. r xt : Khoảng cách từ P xt đến điểm O. Sinh viên thực hiện Nguyễn Bá Dũng Lớp 44M 7 Đồ án môn học Máy Làm Đất GVHD : Vũ Văn Thinh c a t e r p i l l a r 01 p p 02 g g+đ g g g g tg xl xl 1/2 t g o 02 xl tg p r r g xl r g t r tg xl r pg xl r g+đ 01 tg xl xtxttgtg g xl g xldgdg xt r rGrGrGrGrP P . 2 1 001 ++++ = ++ P 01 = 38 (kN). G g xl = 0,14T = 1,4 (kN). G xt =3,5 (kN). G g =12,6(kN). )(8,22 35,1 20.1,1.4,1 KN k kq G xt d d === Với : q =1,4 m 3 : Dung tích gầu. k d = 1,1 : Hệ số điền đầy (Bảng 5-4) MTL. = 20 : Trọng lợng riêng của đất (Bảng 1-2) MTL. k xt = 1,35 : Hệ số tơi xốp (Bảng 1-2) đất cấp IV. G g+d =G g + G d = 12,6+ 22,8 = 35,4 (kN). Mặt khác ta có: Chiều dài tay gầu: l tg =3,6(m). Sinh viên thực hiện Nguyễn Bá Dũng Lớp 44M 8 Đồ án môn học Máy Làm Đất GVHD : Vũ Văn Thinh r g+đ : Khoảng cách từ G g+đ đến điểm O. ).(16,4 2 12,1 6,3 2 m h lr tgdg =+=+= + r 0 : Khoảng cách từ P 01 đến điểm O: ).(72,412,16,3 0 mhlr tg =+=+= r t : Khoảng cách từ G t đến điểm O: ).(8,16,3. 2 1 2 1 mlr tgt === r xg : Khoảng cách từ G xg đến điểm O: ).(36,3. 6 5 . 6 5 3 1 . 2 1 3 2 mlllr tgtgtgxg ===+= r xt : Khoảng cách từ G xt đến điểm O: )(9,37,0.2,1.3.22,13135cos 3 1 . 3 2 3 1 3 2 22022 mLLLLL tgctlc tg xl =++=+= Ta có: 0 0 33544,0 9,3 135sin 3 2 === c L Sin )(653,033sin.6,3. 3 1 33sin 3 1 00 mlr cxt === )(530 653,0 2,1.5,3. 2 1 8,1.123.4,116,4.4,3572,4.38 KNP xt = ++++ = 2. Xác định lực xilanh cần: Các xilanh cần sẽ làm việc sau khi đào xong, để nâng toàn bộ bộ công tác và đất lên chiều cao đổ, lực lớn nhất của xilanh cần sẽ đợc xác định từ phơng trình mômen với O 1 Hình vẽ (Sơ đồ xác định lực xilanh cần). Lấy = 0 01 M xc ii xc r rG P = . Sinh viên thực hiện Nguyễn Bá Dũng Lớp 44M 9 Đồ án môn học Máy Làm Đất GVHD : Vũ Văn Thinh g c c xl 1/2 g 02 o g t xl xl tg g g g g g+đ g 02 p p 01 c a t e r p i l l a r o 01 xl c p g+đ r t r xl g r xl r g tg c r xl r c pc r xl Trong đó G i : Trọng lợng các phần tử bộ công tác đất. r i : Khoảng cách từ các phần tử đến điểm O. r xc : Khoảng cách từ P xc đến điểm O. c xl xcxccc xt xt t t xg xg dg dg xc r rGrGrGrGrGrG P '''''' . 2 1 . +++++ = + + G c = 2,24(tấn) = 22,4(kN): Trọng lợng cần. r g+đ : Khoảng cách từ G g+đ đến điểm O: r g+đ = l c . cos45 0 +l tg +h/2= 4,5.cos45 0 +3,6+1,12/2=7,3(m). r xg : Khoảng cách từ G xg đến điểm O: r xg = l c . cos45 0 +5/6.l tg =4,5.cos45+5/6.3,6=6,18(m). r t : Khoảng cách từ G t đến điểm O: r t = l c . cos45 0 + l tg /2 =4, 5.cos45 0 +1,8 = 4,9 (m). r xt : Khoảng cách từ G xt đến điểm O: )(5,236cos.6,3. 2 1 45cos. 3 1 00' mlr cxt =+= Sinh viên thực hiện Nguyễn Bá Dũng Lớp 44M 10 . thiết kế mới để thay thế một phần các thiết bị nhằm tiết kiệm các thiết bị , tận dụng các máy còn dùng đợc . Việc thiết kế máy đào thuỷ lực trong đồ án máy. tác Gầu thanh kéo Tay gầu Cần Xi lanh gầu Xi lanh tay gầu Xi lanh cần Bàn quay và các cơ cấu Động cơ và khung máy Thiết bị thủy lực và thiết bị phụ Cơ