Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay trờng đạI học thuỷ lợi hà nội Khoa Máy XD & thiết bị thuỷ lợi Bộ môn Máy Xây Dựng & Đồ án môn học máy thuỷ lợi Sinh viên thiết kế : Bùi Quang Lịch Lớp : 44M Ngành học : Máy XD & Thiết bị xây dựng Thuỷ Lợi đầu đề thiết kế Thiết kế Máy ủi lỡi ben quay lắp trên Máy kéo T100M. Số liệu cho trớc Đặc tính kỹ thuật Máy kéo T100M làm việc ở đất cấp II. Lực kéo số I: T = 98,7(KN). Tốc độ số I: V = 2,8(Km/h). Công suất động cơ: N = 306(KW). Trọng lợng Máy: G = 14015(KG). áp suất xi lanh: p = 10Mpa. Làm việc đất cấp II. Khối lợng thiết kế I. Thuyết minh tính toán: - Xác định các thông số cơ bản của máy ủi. - Tính lực kéo. - Xác định chiều sâu cắt theo các góc dốc khác nhau. - Xác định lực tác dụng lên máy ủi. - Tính sơ bộ toàn bộ hệ thống thuỷ lực. - Tính sức bền khung đẩy. II. Bản vẽ: - Bản vẽ chung của máy : A 0 . - Bản vẽ chi tiết khung ủi: A 1 . Ngày giao đề : 12/08/2006. Ngày hoàn thành : 24/09/2006. Giáo viên hớng dẫn : Vũ Văn Thinh. Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Lịch - Lớp 44M Khoa:MXD&TBTL 3 Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay Lời nói đầu Trong xây dựng nói chung và xây dựng công trình thuỷ lợi nói riêng, không thể thiếu đợc máy xây dựng, đặc biệt với các công trình thuỷ lợi rất cần thiết có máy làm đất vì công trình thuỷ lợi thờng có khối lợng lớn công tác làm đất chiếm 60 ữ 80% khối lợng công trình nên việc cơ giới hoá công tác làm đất là quan trọng cần thiết . Những công trình thuỷ lợi đòi hỏi phải có công tác đất, xử lý nền móng rất khắt khe, điều đó dẫn tới sự cần thiết của máy làm đất gồm các loại máy làm đất có công dụng chung nh máy ủi, san, đào .và máy thuỷ lợi có công dụng riêng (máy thuỷ lợi chuyên dùng). Máy ủi đợc sử dụng rộng rãi, nó có thể dùng để san mặt bằng công trình, định hình mặt đờng, san phẳng, đào đắp các công trình có chiều cao 3m . Với tính năng đa dạng nh vậy máy ủi vạn năng đợc sử dụng rộng rãi, nhiều hơn cả trong các loại máy làm đất. Hiện nay có rất nhiều chủng loại và số lợng máy đợc nhập vào nớc ta, của các nớc Nga, Nhật, Mỹ,Trung Quốc . Nhng do điều kiện về địa chất, khí hậu của nớc ta khác với so với các nớc sản xuất, nên máy không đáp ứng đợc hoàn toàn yêu cầu công tác đất rất đa dạng của nớc ta. Để sử dụng đạt hiệu quả cao nhất, bền nhất chúng ta phải nắm vững kỹ thuật, tính năng của máy, chúng ta còn phải cải tiến hợp lý, thiết kế, chế tạo, các bộ công tác của các loại máy, cho phù hợp với điều kiện nớc ta và thay thế sửa chữa máy xây dựng khi bị hỏng. Đồ án môn học Máy thuỷ lợi sẽ giúp cho chúng ta hiểu rõ hơn, làm tốt hơn vấn đề trên. Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Lịch - Lớp 44M Khoa:MXD&TBTL 4 Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay Phần I: Xác định thông số cơ bản. I. Bảng thông số máy cơ sở T100M (Nga) Kích thớc giới hạn Chiều dài xích tiếp xúc với đất Cơ cấu Di chuyển Dài (mm) Rộng (mm) Cao (mm) 4255 2460 3040 2380 Xích Công suất động cơ: N đc = 306 (KW). Trọng lợng xe máy: G mx = 14015 (KG). Lực kéo số I: T k I = 98,7 (KN). Vận tốc số I: v I = 2,8 (Km/h) II- Các thông số cơ bản của l ỡi ủi: - Chiều cao và chiều dài của lỡi ủi quyết định khối lợng đất đợc vận chuyển khi máy làm việc, do đó nó ảnh hởng đến khả năng làm việc, công suất lực kéo . 1. Xác định chiều cao lỡi ủi: - Chiều cao của lỡi ủi xác định theo lực kéo T và điều kiện nền đất, để tính toán sơ bộ máy ủi, chiều cao lỡi ủi có thể xác định theo công thức kinh nghiệm sau: Đối với máy có lỡi ủi quay: TTH .5,0.1,0.450 3 = (mm). Trong đó: T- Lực kéo danh nghĩa của máy kéo (KN). Lực kéo T xác định theo điều kiện bám: T=G b . b Trong đó: Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Lịch - Lớp 44M Khoa:MXD&TBTL 5 Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay G b -trọng lợng bám của máy ủi (KN) G b =(1,17-1,22)G mk G mk -trọng lợng máy kéo (KN) b -hệ số bám của máy kéo Chọn b =0,8 (máy kéo bánh xích) Chọn G b =1,17.G mk =1,17.140,15 G b =163,98 (KN) Suy ra T=163,98.0,8 T=131,18 (KN) Vậy : 18,131.5,0 3 17,131.1,0.450 = H H=995,7 (mm) Chọn chiều cao lỡi ủi H = 1000(mm). 2. Xác định chiều dài lỡi ủi L: Chiều dài của lỡi ủi phải phủ kín chiều ngang của máy kéo và thừa ra mỗi bên ít nhất là 100 mm. Đối với lỡi ủi vạn năng khi lỡi ủi quay trong mặt phẳng nằm ngang một góc và trong mặt phẳng thẳng đứng một góc cũng vẫn phải đảm bảo phủ kín chiều ngang máy cơ sở: Chiều dài lỡi ủi cố định tính theo công thức: 1000).38,2().38,2( ữ=ữ= HL cd L cd =2800 (mm) Chiều dài lỡi ủi quay tính theo công thức: L q =L cd +(30-33%)L cd L q =2800+30%.2800=3640 (mm) Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Lịch - Lớp 44M Khoa:MXD&TBTL 6 Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay Chọn L = 3640(mm) 3. Xác định góc cắt : Góc cắt ảnh hởng lớn đến việc tiêu hao năng lợng cho quá trình đào, góc cắt càng nhỏ thì lực cản cắt càng nhỏ. Đối với máy ủi vạn năng: =50- 55 o Chọn = 55 o 4. Xác định góc nhọn : Góc nhọn xác định đặc tính thay đổi áp lực riêng của lỡi lên đất theo mức độ mài mòn mép cắt. Góc càng nhỏ thì diện tích mép cắt bị mòn tăng chậm, lực cản cắt nhỏ nhng độ bền lỡi cắt giảm do đó 20 o . Chọn = 20 o . 5 Xác định góc cắt sau : Góc cắt sau xác định theo điều kiện làm việc của máy ủi, không đợc nhỏ hơn các góc lên dốc và góc xuống dốc của nền thi công. Góc càng nhỏ thì lực ma sát giữa lõi cắt và đất càng lớn, do đó = 30 ữ 35 o . Chọn = 35 o . 6. Xác định góc quay : Đợc xác định theo điều kiện vận chuyển đất về hai phía. Khi thay đổi làm cho trọng tâm máy thay đổi và làm máy khó di chuyển. đợc chọn trong khoảng 55-60 0 . Chọn = 60 o . 7. Xác định góc chếch : Góc chếch có thể thay đổi để máy làm việc ở sờn dốc, đất rắn chắc cũng nh để định hình mặt đờng. Khi máy có cơ cấu điều chỉnh thì góc chếch có thể thay đổi từ 0 o đến (6ữ12 o ). Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Lịch - Lớp 44M Khoa:MXD&TBTL 7 R H1 H a Hình 1:Dạng hình học lỡi ủi . Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay 8. Xác định góc đổ : Góc đổ chọn sao cho đất không tràn qua lỡi ra phía sau. Khi góc đổ nhỏ thì đất nhanh tích luỹ vào trong lỡi và lát cắt mau cuộn lại để đổ ra phía trớc nh vậy sẽ tăng áp lực của đất vào lỡi ủi dẫn đến tăng lực ma sát. Xuất phát từ điều kiện đó, có thể chọn trong giới hạn: = 65 ữ 75 o đối với lỡi ủi quay. Chọn = 75 o . 9. Xác định góc đặt lỡi ủi : Góc đặt lỡi ủi là góc giữa đờng nối mép cắt với mép trên lỡi ủi(không kể tấm chắn) và phơng nằm ngang. Khi góc cắt lỡi ủi nhỏ thì đất có thể tràn qua l- ỡi, khi góc cắt lớn sẽ làm xấu đi diều kiện chuyển động của đất theo lỡi ủi lên phía trên, làm tăng khả năng dính bám của đất và tiêu tốn năng lợng, do đó ngời ta chọn = 75 o . Chọn = 75 o . 10. Xác định chiều dài phần thẳng a: Chiều dài phần thẳng a phụ thuộc vào điều kiện liên kết với lỡi cắt, phần thẳng chịu mòn nhiều nhất do đó phải chọn vật liệu hợp lý. Chiều dài a có ảnh hởng lớn đến việc tách đất ra khỏi khối đất chính. Thờng chọn: a =150- 200 (mm). Chọn a=200 (mm) 11. Xác định chiều cao tấm chắn H 1 : Chiều cao tấm chắn H 1 phải bảo đảm điều kiện quan sát của ngời lái khi nâng lỡi ủi. Thông thờng H 1 = (0,1ữ0,25)H, trị số lớn lấy đối với máy lớn. Tấm chắn có dạng hình thang, chiều dài cạnh trên lấy lớn hơn chiều rộng nắp máy cơ sở khoảng 200 ữ 300 mm nhng không nhỏ hơn 0,5L. Thay số ta tìm đợc H 1 : H 1 = 0,1 . 1000 = 100 (mm) Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Lịch - Lớp 44M Khoa:MXD&TBTL 8 Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay Chọn H 1 = 100 (mm) 12. Xác định bán kính cong R: Hình dạng hợp lý của lỡi ủi là hình thân khai với sự giảm dần độ cong về phía trên, nhng chế tạo khó khăn do đó lỡi ủi có độ cong nhất định. Bán kính cong có thể xác định theo công thức: CosCos aSinH R + = a: phần thẳng của lỡi ủi (mm) Thay số vào công thức trên ta đợc R=1004,5 (mm) Chọn R =1000( mm) Ta có bảng tổng hợp sau: STT Các thông số cơ bản của lỡi ủi: Ký hiệu Giá trị Đơn vị 1 Chiều cao lỡi ủi H 1000 mm 2 Chiều dài lỡi ủi L 3640 mm 3 Góc cắt 55 độ 4 Góc nhọn 20 độ 5 Góc cắt sau 35 độ 6 Góc quay 60 độ 7 Góc chếch (6ữ12) độ 8 Góc đổ 75 độ 9 Góc đặt lỡi ủi 75 độ 10 Chiều dài phần thẳng a 200 mm 11 Chiều cao tấm chắn H 1 100 mm 12 Bán kính cong R 1000 mm Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Lịch - Lớp 44M Khoa:MXD&TBTL 9 Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay Phần II: Tính lực kéo Chúng ta xem xét lực cản của máy ủi trong trờng hợp tổng quát nhất, khi máy ủi làm việc trên dốc với góc . Tổng lực cả lớn nhất phát sinh ở cuối quá trình đào và bắt đầu nâng lỡi ủi. Trong trờng hợp này lực kéo phải thắng lực cản sau. T W 1 + W 2 + W 3 + W 4 + W 5 . Trong đó: W 1 - lực cản cắt, W 2 - lực cản ma sát giữa lỡi ủi và nền đào do lực cản cắt theo phơng pháp tuyến P o2 gây ra, W 3 - lực cản di chuyển khối đất trớc lỡi ủi, W 4 - lực cản ma sát giữa đất và lỡi ủi, W 5 - lực cản di chuyển máy ở trên dốc. 1-Lực cản cắt W 1 : W 1 = k . F. Sin Trong đó: k - hệ số cản cắt theo bảng (1-9) đất cấp II k = 0,058-0,13Mpa chọn k= 0,058 . 10 3 KN/m 2 =58 (KN/m 2 ) F - diện tích lát cắt, F = L . h L - chiều dài lỡi cắt (m) h - chiều dày trung bình của lát cắt (m) góc lệch của lỡi ủi so với trục dọc của máy Sin = Sin(60 0 )=0,866 Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Lịch - Lớp 44M Khoa:MXD&TBTL 10 Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay W 1 = Sin .L.h.k (KN) W 1 = 0,866 .3,64.58. h W 1 =182,8.h (KN) 2- Lực cản ma sát giữa lỡi ủi với nền đào do lực cản cắt pháp tuyến P 02 gây ra W 2 . W 2 = f 1 . P 02 . Sin () Trong đó: P 02 = k . L . x k hệ số cản cắt theo phơng P 02 . k = 0,5 MPa = 0,5. 10 3 KN/m 3 k=500 KN/m 3 x chiều rộng của lỡi cắt với nền đào. (do lỡi cắt bị mòn x = 0,7cm = 0,007m) f 1 hệ số ma sát giữa đất và thép. Tra bảng (1-5) f 1 = 0,6 W 2 =f 1 .k .L.x. Sin (KN) W 2 = 0,6.500.3,64.0,007.0,866 (KN) W 2 = 6,62(KN) 3. Lực cản di chuyển đất trớc lỡi ủi (W 3 ). W 3 = V đ . . f 2 . Cos . Sin W 3 = G đ . f 2 . Cos . Sin Trong đó: V đ - thể tích khối đất trớc lỡi ủi Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Lịch - Lớp 44M Khoa:MXD&TBTL 11 Đồ án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay d 2 d k.2 H.L V = k đ - hệ số thuộc tính chất đất và tỷ số L H Với 275,0 = L H theo bảng (7-3) k đ = 0,80 )(7528,2 8,0.2 1,1.64,3 .2 . 3 22 m k HL V d d === f 2 hệ số ma sát giữa đất với đất theo bảng (1-5), f 2 = 0,7 trọng lợng riêng của đất theo bảng (1-2),với đất cấp II = 16 (KN/m 3 ) W 3 = V đ . . f 2 . Cos . Sin W 3 = 2,7528. 16 .0,7 .0,866 . Cos W 3 = 26,70. Cos () 4. Lực ma sát giữa đất và lỡi ủi (W 4 ): W 4 = W 4 + W 4 áp lực tác dụng lên lỡi ủi: N = N 1 + N 2 N 1 là áp lực do thành phần trọng lợng đất. N 1 = G a . Cos ( - ) N 2 là áp lực do thành phần lực cản di chuyển khối đất trớc lỡi ủi: N 2 = f 2 .G a .Cos.Sin Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Lịch - Lớp 44M Khoa:MXD&TBTL 12 . học máy thuỷ lợi Sinh viên thiết kế : Bùi Quang Lịch Lớp : 44M Ngành học : Máy XD & Thiết bị xây dựng Thuỷ Lợi đầu đề thiết kế Thiết kế Máy ủi lỡi ben. án máy thuỷ lợi: Thiết kế máy ủi với lỡi Ben quay Phần II: Tính lực kéo Chúng ta xem xét lực cản của máy ủi trong trờng hợp tổng quát nhất, khi máy ủi