máy xúc thủy lực gầu ngược

- Giai đoạn quay đổ: Ở giai đoạn này, sau khi gầu đó đầy đất đỏ thỡ gầu được kộo về phớa trước cần hoặc quay quanh tay gầu sao cho đất đỏ khụng bị đổ ra ngoài, bộ phận cụng tỏc được nõng

GIỚI THIỆU VỀ MÁY XÚC THỦY LỰC

Hình 2.1 Kết cấu chung của máy xúc thủy lực gầu ngược.

1 Gầu xúc 6 Xi lanh tl nâng hạ cần

2 Tay gầu 7 Dải xíchdi chuyển

3 Cần máy 8 Con lăn đỡ xích

4 Xi lanh quay gầu 9 Khung sườn xích

5 Xi lanh quay tay gầu 10 Đĩa xích.

2.3.3 Các đặc tính kỹ thuật của máy xúc.

2 Các khả năng làm việc của máy xúc

- Chiều rộng của gầu mm 1830

2.4 Hoạt động của máy xúc thuỷ lực gầu ngợc.

2.4.1 Sơ đồ hoạt động của máy xúc thủy lực PC 750 - 6 nêu trên hình 2.2.

- Giai đoạn quay đổ: Ở giai đoạn này, sau khi gầu đó đầy đất đỏ thỡ gầu được kộo về phớa trước cần hoặc quay quanh tay gầu sao cho đất đỏ khụng bị đổ ra ngoài, bộ phận cụng tỏc được nõng ra khỏi tầng đào nhờ xi lanh thuỷ lực nõng cần 6 và quay gầu cựng cơ cấu quay bàn mỏy để đưa gầu đến vị trớ đổ tải

- Giai đoạn đổ tải: Ở giai đoạn này, gầu đó được đưa về vị trớ đổ tải Để đổ đất đỏ lờn phương tiện vận tải ta điều khiển xi lanh quay gầu 4 và xi lanh quay gầu 5 để tay gầu duỗi

ra và tay gầu được ỳp xuống

Hỡnh 2.2 Sơ đồ hoạt động của mỏy xỳc thủy lực gầu ngược PC 750 - 6

2.5 Các bộ phận chính của máy.

2.5.1 Bộ phận công tác.

2.5.1.1 Gầu xúc.

Hình 2.3 Kết cấu gầu xúc thuỷ lực.

1 Răng gầu 6 Lỗ để liên kết với tay gầu

2 Lợi gầu dưới 7 lỗ liên kết piston

3 Lưỡi cắt phụ 8 Thành gầu

4.Thành gầu trên 9 Chốt răng gầu

5 Lợi gầu trên 10 Một dạng chốt đôi

Hình 2.4 Kết cấu cần máy

2.5.2 Bộ phận quay bàn máy của máy xúc thủy lực gầu ngược.

2.5.2.1 Đặc điểm của hệ thống quay bàn máy

- Hệ thống máy quay trên máy xúc thủy lực lập thành cụm máy được liên kết với bệ máy quay bằng các bu lông ở chân hộp giảm tốc Đối với máy xúc có công suất lớn Bộ truyền của nó được thực hiện từ động cơ thuỷ lực mô men thấp, động cơ này nối các cặp bánh răng trong hộp giảm tốc lập thành cụm máy

2.5.2.2 Công dụng của hệ thống quay bàn máy.

- Hệ thống quay bàn máy cho phép máy xúc quay bệ máy xung quanh bệ dưới theo chiều khác nhau khi máy xúc hoạt động Bộ phận quay máy kết hợp với các bộ phận khác tạo thành chu kỳ xúc mà khi cần xúc đúng vị trí hoặc mang đất đá đổ vào theo yêu cầu

2.5.2.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống quay máy.

a Cấu tạo.

Hỡnh 2.6 kết cấu của bộ phận quay mỏy.

1 động cơ điờzen 6,7 cặp bỏnh răng dẫn động

2 van phõn phối 8 bỏnh răng hành tinh

3 van chỉnh ỏp 9 vành răng định tớnh

4 động cơ thuỷ lực 10 bơm rụ to piston

b Nguyờn lý làm việc.

2.5.2.4 Cấu tạo của một số chi tiết cơ bản của hệ thống quay mỏy.

a Mụ tơ thủy lực.

Hỡnh 2.7 Cấu tạo mụ tơ thủy lực

1 buồng dầu 2 lũ xo phanh 3 phanh pitton

5 đĩa phanh 6 vỏ phanh 7 trục truyền chuyển động

8 thõn xy lanh 9 pitton 10 đĩa van

c Mỳp nối.

d Vành bi quay máy.

2.5.3 Cơ cấu di chuyển.

2.5.3.1 Công dụng và yêu cầu đối với hệ

thống di chuyển.

a Công dụng

b Yêu cầu đối với hệ thống di chuyển.

2.5.3.2 Cấu tạo chung của hệ thống di

chuyển.

Hỡnh 9 Khớp nối

a Hộp số của máy xúc nêu trên hình 10.

Hỡnh vẽ 10: Hộp giảm tốc di chuyển.

1 Nắp 9 gioăng trượt

2 Giỏ đỡ bỏnh răng hành tớnh số hai 10 Vỏ hộp giảm tốc

3 Bỏnh răng trung tõm số hai(Z=13) 11 Khớp trục

4 Bỏnh răng dẫn động(Z=19) 12 Bỏnh răng trung tõm số 1(Z=13)

5 Giỏ đỡ bỏnh răng hành tinh1 13 Mụ tơ di chuyển

6 Bỏnh răng hành tinh số 2(Z=24) 14 bỏnh răng dẫn hướng(Z=24)

7 Moay ơ 15 Vành răng(Z=68)

8 Đĩa răng 16 Bỏnh răng hành tinh 1(Z=24)

b Bộ phận di chuyển bỏnh xớch.

Hình vẽ 2.11: bộ phận di chuyển xích

1 Bánh chủ động (bánh sao) 3 bộ phận căng xớch

2 Con lăn đỡ xích 4 bỏnh dẫn hướng

5 tấm chặn phớa trước 6 con lăn đỡ xớch

7 khung đỡ 8 dải xớch

TÍNH TOÁN MÁY XÚC THỦY LỰC.

ở đõy ta đi tớnh toỏn cho hai trạng thỏi làm việc đú là:

- Mỏy xỳc đất đỏ tơi đó vun đống trờn nền mỏy đứng

- Mỏy xỳc thực hiện đào xỳc đất đỏ từ đỏy hố

3.1 Tớnh toỏn lực đẩy P 1 của xy lanh quay gầu.

xỳc cho răng gầu xỳc đất đỏ tơi đó vun đống trờn nền mỏy đứng

Để xột lực đẩy P1 của xy lanh quay gầu ta làm như sau:

Xột cõn bằng gầu xỳc trờn hỡnh 3.1b

Với r - lực đẩy của thanh giằng 1 hướng dọc theo thanh Ta cú phương trỡnh cõn bằng mụ men đối với điểm O: :

Từ đú rỳt ra: M01 = - Gg+d.l6+F1.l1 = 0 (3-1)

l

l G

1

6 d g

Trọng lượng của đất đỏ Gd = q.d 10 , N

K

t

q - Dung tớch gầu xỳc:q = 3,1m3

d - Trọng lợng của một đơn vị thể tích đất đá,

Kt - Hệ số tơi xốp của đất đỏ, thường :

Gg - Trọng lợng của gầu:

Hỡnh 1 Trạng thỏi xỳc đất đỏ đó được vun đống trờn nền mỏy đứng

l1, l6 - Cỏnh tay đũn của cỏc lực P1 và Gg+d nờu trờn hỡnh 3-1, đo tỷ lệ trờn mỏy mẫu ta được:

lg - chiều rộng của gầu xỳc

Coi thanh giằng 1, 2 và piton cân bằng Lực

đẩy P1 của cán piton hướng theo nó, lực của

thanh giằng 2 hướng dọc theo thanh Dùng

đa giác lực khép kín ta có:

Từ đa giác lực khép kín trên ta được các lực

3.1.2 Tính toán lực kéo P’ 2 của xi lanh tay

gầu.

Trong quá trình xúc như trên, tay gầu và

xi lanh gầu đứng yên nhưng cán piton chịu

lực kéo P’

của các lực đối với điểm O:2 ta có :

 M02 = Gg+d.l5 + Gt.l3 - P’2 l2 = 0 (3-4)

Từ đó ta rút ra:

P’2 =

2

3 t 5 d g

l

l G l

, N ; (3-5) Trong đó: Gt - trọng lượng của tay gầu:

Gg+d - trọng lượng gầu và đất đá chứa đầy gầu : Gg+d

l2, l3, l5 - cánh tay đòn của các lực P’2, Gg+d và Gt nêu trên hình 3.1, đo tỉ lệ trên máy mẫu

Vì có hai xi lanh quay tay nên ta có lực đẩy P’2cuả một xi lanh quay tay là:

2

' P '

3.2 Tính toán lực trong trạng thái máy đào - xúc đất đá từ đáy hố

Hình 2 Trạng thái đào xúc đất đá từ đáy hố tay gầu ở vị trí nằm ngang

Điều kiện quy ước để xác định lực trong trạng thái này là: Tay gầu nằm ngang, gầu đầy đất đá và ở vị trí kết thúc quá trình xúc, với chiều cao xúc là lớn nhất Hmax

Sơ đồ tớnh toỏn cỏc lực trong trạng thỏi đào xỳc đất đỏ từ đỏy hố nờu trờn hỡnh 3.2: Quỏ trỡnh đào xỳc đất đỏ từ đỏy hố thực hiện bằng cỏch quay tay gầu quanh chốt O:2 nhờ

xi lanh quay tay

Cỏc lực tỏc dụng gồm cú:

- Lực cản đào - xỳc đất đỏ tỏc dụng lờn gầu lớn nhất P01max , N ;

- Lực đẩy P2 của xi lanh quay tay gầu, N

- Trọng lượng Gt của tay gầu, N;

- Trọng lượng Gg+d của gầu và đất đỏ chứa đầy gầu, N;

3.2.1 Tớnh lực cản đào xỳc tỏc dụng lờn gầu lớn nhất P 01max , N ;

Trong quỏ trỡnh đào xỳc, gầu là bộ phận trực tiếp tỏc dụng vào đất đỏ để phỏ hủy nú và

đẩy vào gầu Do vậy gầu chịu lực cản của đất đỏ tỏc dụng trở lại Để cú cơ sở tớnh toỏn, thiết kế cỏc bộ phận của mỏy xỳc ta phải xỏc định lực cản

Lực cản đào xỳc đất đỏ cú giỏ trị lớn nhất đặc trưng cho trạng thỏi làm việc này được

xỏc định theo cụng thức:

P01max = k1.b.cmax , N; (3-6) Trong đú: kl - lực cản đào xỳc đơn vị, N/ cm2

Với than mềm ta cú:

kl = 26ữ36 N/ cm2 ; chọnlấy kl = 30 N/ cm2

b - chiều rộng lỏt cắt (đào - cắt), cú thể coi bằng chiều dài cạnh trước của gầu: b = 167 cm ;

cmax - chiều dày lỏt xỳc lớn nhất tại điểm sắp ra khỏi gương xỳc của gầu Cú thể tớnh toỏn từ điều kiện coi thể tớch dải phoi cắt hỡnh lưỡi liềm bằng thể tớch gầu và thể tớch khối đất đỏ cú kớch thước Hmax Nghĩa là:

b.cmax Hmax.Kt = q.106 (3-7)

K H b

10 q

t max

6

; (3-8)

b - chiều rộng lỏt cắt

Hmax - chiều cao xỳc đạt giỏ trị lớn nhất:

Kt - hệ số tơi xốp của đất đỏ:

3.2.2 Tính lực đẩy P 2 của xi lanh quay tay gầu.

Lực đẩy P2 của xy lanh quay tay gầu trong trạng thỏi đào xỳc đất đỏ từ đỏy hố là lực tỏc dụng lờn tay gầu tại vị trớ tay gầu nằm ngang như hỡnh 3.2

các lực đối với điểm O2

M02 = -Gg+d.l7 - Gt.l3 - P01max.l12 + P2.l2 = 0 (3-9)

l

l.

P l.

G l.

G

2

12 max 01 3 t 7 d

Gt - trọng lợng của tay gầu:

P01max - lực cản đào xúc đất đá có giá trị lớn nhất:

l2, l3, l7, l12- cánh tay đòn của các lực P2.Gg+d, P01max và P2, đo tỷ lệ trên máy mẫu

3.2.3 Tính toán lực đẩy P 1 của xi lanh quay gầu.

Ở trạng thái làm việc nh trên, lực mà xi lanh quay gầu chịu tác dụng là nội lực Tuy nhiên lực này gây ra áp suất cao cho dầu trong xi lanh Vì vậy cần xác định

Để xác định lực đẩy P1 của xi lanh quay gầu ta tính gần đúng coi đầu cán piton nối trực tiếp với gầu, ta xét phơng trình cân bằng mô men của các lực đối với điểm O1 ta có:

M01 = - Gg+d.l6 - P01max.l8 + P1.l1 = 0; (3-11)

l

l P l G P

1

8 max 01 6 d g 1



P01max - lực cản đào - xúc đất đá có giá trị lớn nhất:

l1; l6, l8 - cánh tay đòn của các lực P1; Gg+d và P01max đo tỷ lệ trên máy mẫu

3.2.4 Tính lực đẩy P 3 của xi lanh nâng cần.

ở trạng thái làm việc đang xét, xi lanh nâng cần có tác dụng giữ cần ở vị trí cố định Để xác định lực đẩy P3 của xi lanh nâng cần Xét phơng trình cân bằng mô men các lực

đối với điểm O3 cả hệ thống cần, ta có:

 M03 =P3.l5 - Fg+d.l9 - Gt.l10 - P01max.l13 = 0, N; (3-13)

l

l.

P l.

G l.

G l.

G

5

13 max 01 11 t 10 c 9 d

(3-14) Trong đú: Gg+d - trọng lượng của gầu và đất đỏ chứa đầy gầu:

P01max - lực cản đào- xỳc đất đỏ cú giỏ trị lớn nhất:

Gc - trọng lượng của cần mỏy:

l5 , l9 , l10 , l11 , l13 - cỏnh tay đũn của cỏc lực: QP 3 , Gg+d , Gc và P01max , đo tỷ lệ trờn mỏy mẫu:

3.3 Tớnh lực đẩy của xi lanh trong quỏ trỡnh quay đổ tải của mỏy xỳc thủy lực.

Điều kiện quy ước để xỏc định lực trong quỏ trỡnh này là: Tay gầu thẳng đứng, gầu chứa

đầy đất đỏ Trong quỏ trỡnh quay đổ tải mỏy chịu tỏc dụng của cỏc lực :

- Lực đẩy P’1 của xi lanh gầu

- Lực đẩy P’2 của xi lanh tay gầu

- Lực đẩy P’3 của xi lanh nõng cần

Sơ đồ tớnh toỏn cỏc lực nờu trờn hỡnh 3.3

3.3.1 Tớnh lực đẩy P’’ 1 của xi lanh gầu.

Để xỏc định lực đẩy của xi lanh gầu ta tớnh gần đỳng coi đầu cỏn piton nối trực tiếp với

gầu, ta xột phương trỡnh cõn bằng mụ men của cỏc lực đối với điểm O:1:

 M01 = - Gg+d.l2 + P’’1.l1 = 0 (3-16)

Từ đú rỳt ra:

P’’1 = (Gg+d.l2) / l1, N ; (3-17) Trong đú:

Gg+d - trọng lượng của gầu và đất đỏ chứa đầy gầu

l1, l2 - cỏnh tay đũn của cỏc lực P’’1, Gg+d đo tỷ lệ trờn mỏy mẫu

3.3.2 Tớnh lực đẩy P’’ 2 của xi lanh tay gầu.

Để xỏc định lực đẩy P”

2 của xi lanh gầu, ta xột phương trỡnh cõn bằng mụ men của cỏc lực đối với điẻm O:2 :

 M02 = -Gg+d.I6 + GtI3 + P”.I4 (3-18)

l

l G l G

4

3 t 6 d

g 

N; (3-19) Trong đú: l3, l4, l6 - cỏnh tay đũn của cỏc lực: P”, Gg+d, Gt, đo tỉ lệ mẫu

3.3.3 Tớnh lực đẩy P ” của xi lanh nõng cần.

Để xỏc định lực đẩy P” của xi lanh nõng cần, ta xột phương trỡnh cõn bằng mụ men của cỏc lực đối với điểm O:3 :

 M03 = -Gg+d.I9 - Gc.I10 - Gt.I11 + P”.I5 = 0, (3-20)

Từ đú rỳt ra: P”

5

11 t 10 c 9 d g

I

I G I G I





, N ; (3-21) Trong đú: Gg+d - trọng lượng của gầu và đất đỏ chứa đầy gầu:

Hình 3.3 Trạng thái quay đổ của máy xúc thủy lực PC 750-6

Gt - trọng lượng của tay gầu :

Gc - trọng lượng của cần máy:

l5, l9, l10, l11 - cánh tay đòn của các lực P”, Gg+d, Gt, Gc, đo tỷ lệ trên máy mẫu

P’

3 khi đào xúc từ đáy hố: P3 = 942593 N

P” khi quay đổ: P” = 366891 N

Vậy qua tính toán trên ta rút ra được giá trị lớn nhất của các xi lanh quay gầu, xi lanh quay tay, xi lanh nâng cần và lực cản đào xúc lớn nhất trong các trạng thái làm việc là: …

Kết cấu xy lanh thủy lực

…………

3.6 Kiểm nghiệm bền tay gầu và cần của máy xúc thủy lực PC 750 - 6.

3.6.1 Kiểm nghiệm bền tay gầu của máy xúc thủy lực PC 750 - 6.

Qua quá trình tính toán lực đẩy của xi lanh thủy lực quay tay ta thấy Trong trường hợp máy xúc làm việc ở trạng thái đào xúc đất đá từ đáy hố thì tay gầu chịu lực lớn nhất, tay gầu ở vị trí nằm ngang, do vậy ta đi kiểm tra cho bền tay gầu ở trạng thái này mục đích

là để cho tay gầu đảm bảo bền, máy làm việc ổn định

Hình 3.6 Sơ đồ các lực trên tay gầu

Để kiểm nghiệm bền cho tay gầu thì ta tách riêng tay gầu ra khỏi cần và gầu xúc Sơ

đồ bố trí các lực trên tay gầu nêu trên hình 3.6

Trong đó :

P’1 - lực đẩy lớn nhất của xi lanh thủy lực quay gầu

P’2 - lực đẩy lớn nhất của xi lanh thủy lực quay tay gầu

Gt - trọng lượng của tay gầu

r1 - phản lực liên kết giữa cần và tay, chưa biết phương và trị số

r2 - phản lực liên kết giữa tay và gầu, chưa biết phương và trị số

3.6.1.1 Xác định phản lực liên kết F 2 giữa tay và gầu.

Để xác định phản lực liên kết r2 giữa tay và gầu ta đi xét cân bằng gầu theo hình vẽ 3.7 sau:

Hình 3.7 Sơ đồ cân bằng lực trên gầu xúc

Dùng họa đồ đa giác lực ta xác định được r2 theo hình 3.8 sau:

Hình 3.8 Họa đồ đa giác lực xác định r2

Và lực liên kết r2 tay gầu có phương chiều ngược với phương chiều trên họa đồ

3.6.1.2 Xác định phản lực liên kết F 1 giữa tay gầu và cần.

giác lực nêu trên hình 3.9 sau:

Hình 3.9 Họa đồ đa giác lực xác định rP

r1 - có phương chiều theo phương chiều trên họa đồ hình 3.9

3.6.1.3 Sơ đồ bố trí các lực trên tay gầu khi đã biết trị số phương chiều được nêu trên hình 3.10 sau.

Hình 3.10 Sơ đồ các lực trên tay gầu

3.6.1.4 Vẽ biểu đồ nội lực cho tay gầu.

Để vẽ biểu đồ nội lực cho tay gầu ta đi cắt tay gầu thành từng đoạn :

Trên đoạn O:1C ta dùng mặt cắt 1-1 nêu trên hình 3.11, xét sự cân bằng của phần phía trái tay gầu ta có:

Q

 y = 0  Qy - r2 cos600 = 0 (3-42)

Qy = r2 cos600

Hình 3.11 Mặt cắt 1-1

N z = 0  Nz - r2.cos300 = 0 (3-43)

Nz = r2.cos300

M x = 0  Mx + r2.z.sin300 = 0 , (0 ≤ z ≤ 338) (3 - 44)

Mx = - r2 z.sin300

Trên đoạn O:1O:2 ta dùng mặt cắt 2-2 nêu trên hình 3.12, xét sự cân bằng của phần phía trái tay gầu ta có :

Hình 3.12 Mặt cắt 2-2

Q

 y = 0  Qy – r2.cos600 – Gt = 0 (3-45)

Qy = r2.cos600 + Gt

N

 z = 0  Nz - r2.cos300 = 0 (3-46)

Nz = r2.cos300

M

 x = 0  Mx + r2.z.sin300 + (z – 338).Gt = 0, ( 0 ≤ z ≤ 450 ) (3-47)

Mx = - r2.z.sin300 - (z – 338).Gt

Trên đoạn O:1A ta dùng mặt cắt 3-3 nêu trên hình 3.13, xét sự cân bằng của phần phía trái

tay gầu ta có:

Hình 3.13 Mặt cắt 3-3 Q

 y = 0  Qy - r2 cos600 - G1 + r1 cos450 = 0 , (3-48)

Qy = r2 cos600 + G1 - r1 cos450

N

 z = 0  Nz - r2 cos300 - r1 cos450 + P1’ = 0 (3-49)

Nz = r2 cos300 + r1 cos450 - P1’

M x = 0  Mx = 0

Vậy ta có biểu đồ nội lực cho tay gầu nêu trên hình (3.14) sau:

Hình 14 Ví dụ một biểu đồ nội lực của tay gầu

3.6.1.5 Kiểm nghiệm bền cho tay gầu.

Từ biểu đồ nội lực nêu trên hình 3.14 ta xác định được mặt cắt nguy hiểm nhất là mặt cắt có:

Qy =

Nz =

Mx =

cn

Z

X

X

r

N W

M





Trong đó:

Wx - mô men chống uốn của tiết diện hình chữ nhật và được xác định theo công thức :

12

h b H B

12

h b H B W

3 3

3 3

x







Theo máy mẫu ta có các kích thước của tiết diện hình chữ nhật tại mặt cắt nguy hiểm là:

H = cm; B = cm; t = cm

h = H - 2  t = cm

b = B - 2  t = 44 - 2.3 = 8 cm

rcn - tiết diện hình chữ nhật và được xác định theo công thức :

rcn = B.H - b.h , cm2 ; (3-52)

  k - giới hạn bền kéo cho phép của vật liệu Vì tay gầu được chế tạo bằng

thép CT42 theo tài liệu [9] ta tra được:

3.7 Kiểm nghiệm bền cần của máy xúc thủy lực PC 750-6

Làm tương tự

Hình 3.15 Sơ đồ các lực trên cần.

P2 - Lực đẩy lớn nhất của xi lanh thủy lực quay tay gầu:

P3 - Lực đẩy lớn nhất của xi lanh thủy lực nâng cần:

Gc - Trọng lượng của cần:

r1 - Phản lực liên kết giữa cần và tay:

r3 - Phản lực liên kết giữa cần máy và thân máy, chưa biết phương chiều và trị số

3.7.1 Xác định phản lực liên kết giữa cần và thân máy