TÍNH TOÁN xác ĐỊNH các CHẾ độ tải TRỌNG TRÊN cơ cấu CÔNG tác của máy đào BÁNH lốp

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÀO 2 1.1. Quá trình phát triển của máy làm đất. 2 1.2. Ý nghĩa cơ giới hoá công tác đất. 3 1.3. Giới thiệu về máy đào và tình hình sử dụng máy đào ở Việt Nam 4 1.4. Công dụng của máy đào 4 1.4.1. Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp: 5 1.4.2. Trong xây dựng thuỷ lợi 5 1.4.3. Trong khai thác mỏ 5 1.4.4. Trong các lĩnh vực khác 5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÀO 5

1.1 Quá trình phát triển của máy làm đất 5

1.2 Ý nghĩa cơ giới hoá công tác đất 6

1.3 Giới thiệu về máy đào và tình hình sử dụng máy đào ở Việt Nam 7

1.4 Công dụng của máy đào 8

1.4.1 Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp: 8

1.4.2 Trong xây dựng thuỷ lợi 8

1.4.3 Trong khai thác mỏ 8

1.4.4 Trong các lĩnh vực khác 8

1.5 Phân loại máy đào 8

1.5.1 Phân loại theo thiết bị làm việc 8

1.5.2 Phân loại theo hệ thống dẫn động thiết bị làm việc 8

1.5.3 Phân loại theo hệ thống di chuyển 8

1.5.4 Phân loại theo dung tích gầu đào 9

1.6 Các khả năng làm việc khác của máy đào 9

1.6.1 Thay thế gầu đào bằng đầu phá đá: 9

1.6.2 Thay thế gầu bằng cụm máy cưa bê tông 10

1.6.3 Thay thế gầu bằng máy đầm rung 10

1.6.4 Máy đào làm máy cơ sở cho máy khoan 11

1.6.5 Máy đào làm máy cơ sở lắp máy búa rung 11

1.6.6 Máy có thể làm máy cơ sở của máy ép cọc bấc thấm, máy khoan cọc nhồi, có thể thay thế gầu đào bằng nhiều loại gầu có kết cấu khác nhau 12

1.7 Tổ chức thi công bằng máy đào một gầu 12

1.8 Giới thiệu máy đào Komatsu PW 210-1 13

1.8.1 Một số ưu nhược điểm của máy PW 210-1 14

1.8.2 Kết cấu chung của máy đào Komatsu PW 210-1 15

1.8.3 Các thông số kỹ thuật cơ bản 17

1.8.4 Nguyên lý làm việc của máy đào một gầu PW 210-1 19

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG TRÊN BỘ

CÔNG TÁC 22

2.1 Xác định lực cản đào lớn nhất Po 22

2.2 Tính toán kết cấu tay gầu: 26

2.3 Tính toán kết cấu cần: 38

2.3.1 Trường hợp 1: Tay gầu vuông góc với xy lanh tay gầu, gầu gặp chướng ngại vật 38

2.3.2 kết thúc quá trình đào thì gầu gặp chướng ngại vật, cần vươn xa nhất: 42

2.3.3 Trong quá trình làm việc tay gầu và cần vươn xa nhất 44

3.2 Sửa chữa máy đào 54

3.3 C¸c h háng thêng gÆp cña m¸y 58

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

− Tính toán xác định các chế độ tải trọng trên bộ công tác của máy đào bánh lốp

− Dùng phần mềm Cad vẽ để xác định các chế độ làm việc của máy đào

PW210-1

LỜI NÓI ĐẦU

Sau thời gian 4 năm học tại trường, được sự dạy bảo và hướng dẫn tận tình của cácthầy cô giáo, em đã tiếp thu những kiến thức qúy báu mà thầy cô đã truyền đạt Mỗi sinhviên trước khi ra trường cần phải qua một đợt tìm hiểu thực tế để kiểm tra và bổ sungthêm những kiến thức đã học Quá trình làm đồ án tốt nghiệp cũng là điều hết sức cầnthiết đối với mỗi sinh viên, nó không những giúp cho mỗi sinh viên tiếp xúc và làm quenvới những chi tiết, hệ thống đã được học trên lý thuyết mà còn giúp cho ta biết phải giảiquyết các vấn đề kỹ thuật có liên quan đến nó

Trong đề tài tốt nghiệp này em được giao nhiệm vụ: “Tính toán xác định các chế

độ tải trọng trên cơ cấu công tác máy đào bánh lốp” Đây là loại máy đào được sử

dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng các công trình giao thông, khai thác mỏ, đào vàvận chuyển đất đá, …Thông qua đề tài này cho em nắm vững hơn về kết cấu cũng nhưnguyên lý làm việc của tất cả các hệ thống có liên quan

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, em cũng đã cố gắng làm việc, học hỏi, tìm tòi,nghiên cứu rất nhiều các tài liệu có liên quan đến hệ thống thủy lực và các loại máy đàobánh lốp nhằm mong muốn đồ án đạt kết quả tốt nhất Tuy nhiên, vì bản thân còn ít kinhnghiệm, kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Em xin bày tỏ lòngbiết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tụy truyền đạt các kiến thức quý báu Em chânthành gởi lời cảm ơn đến Thạc sỹ Nguyễn Xuân Hòa – giáo viên hướng dẫn, đã quan tâmgiúp đỡ trong suốt quá trình làm việc Em xin được cảm ơn tất cả các thầy, cô giáo trong

bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Ô tô đã đóng góp ý kiến qúy giá tạo điều kiện thuận lợi cho

em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng tiến độ

Hưng Yên, ngày tháng 06 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Đào Văn Lợi

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÀO1.1 Quá trình phát triển của máy làm đất.

Công nghiệp chế tạo máy nói chung, máy làm đất nói riêng là nền công nghiệp còn non trẻ và quá trình phát triển của nó đồng hành với quá trình phát triển của các ngành khoa học và công nghiệp của loài người

Bức tranh tổng thể của ngành chế tạo máy làm đất có thể chia thành các giai đoạn chính:

1 Giai đoạn 1: Thế kỷ XVI đến thế kỷ XVIII

Xuất hiện những phương tiện cơ giới và cơ giới hoá đầu tiên dùng trong khâu làm đất, động lực dùng trên các phương tiện cơ giới lúc đó chủ yếu là sức người, sức ngựa và bước đầu dùng động cơ hơi nước Loài người đã chế tạo và sử dụng máy xúc một gầu q = 0,75 m3 đầu tiên

2. Giai đoạn 2: Thế kỷ XIX đến năm 1910

Trong giai đoạn này cùng với sự phát triển các công trình xây dựng lớn, nhất là côngtrình xây dựng giao thông, giao thông đường sắt, xuất hiện máy xúc một gầu quay toàn vòng 3600 – chạy trên ray, cùng các loại máy làm đất khác

3 Giai đoạn 3: Từ sau năm 1910

Khâu làm đất trong công tác xây dựng đã được tiến hành cơ giới hoá ở mức độ ngày càng cao do xuất hiện nhiều loại máy làm đất như: máy xúc đất quay toàn vòng 3600, di chuyển bằng bánh lốp, bánh xích kể cả máy xúc di chuyển bằng thiết bị tự bước Đồng thời để đáp ứng khối lượng công tác đất ngày càng lớn trong xây dựng cơ bản.Nền công nghiệp đã chế tạo nhiều loại máy làm đất có chức năng, công dụng, kết cấu khác nhau

Xu hướng phát triển máy làm đất trong giai đoạn này là nâng cao năng suất làm việc, tăng vận tốc di chuyển máy và vận tốc làm việc; sử dụng vật liệu kim loại, phi kim loại chất lượng cao để giảm khối lượng riêng của máy, nâng cao độ tin cậy của các chi tiếtmáy, giảm thời gian bảo dưỡng trong quá trình sử dụng, hoàn thiện các thiết bị động lực

và truyền động cùng các hệ thống khác trên máy, chế tạo các bộ công tác (thiết bị làm việc) thay thế để máy có thể làm việc ở các điều kiện, chế độ khác nhau (tức là vạn năng hoá máy làm đất) nên năng suất làm việc của máy ngày càng được nâng cao

Trong những năm gần đây, khối lượng của một số máy làm đất giảm nhẹ đi 20 ÷30% nhưng công suất máy tăng lên đến 50 ÷ 80% Công suất trang bị trên máy tăng lên kéo theo hiệu suất làm việc của máy tăng lên Cũng với việc không ngừng cải tiến, hoàn

thiện về nguyên lý, kết cấu, người ta còn sử dụng các bộ phận, các máy cơ sở được chế tạo theo tiêu chuẩn, theo môdun để hoà nhập xu hướng thống nhất hoá, tiêu chuẩn hoá và vạn năng hoá ngành sản xuất máy làm đất.

1.2 Ý nghĩa cơ giới hoá công tác đất.

Trong xây dựng cơ bản: xây dựng dân dụng, công nghiệp, xây dựng giao thông, xây dựng thuỷ lợi… Đối tượng thi công trước tiên có khối lượng lớn – có thể nói lớn nhất là công tác đất Trong các công trình xây dựng, đất là đối tượng được xử lý với các phương pháp, mục đích khác nhau nhưng có thể tập hợp theo các quy trình công nghệ chính: Đào – Khai thác, vận chuyển, đắp, san bằng và đầm chặt Trong đó, máy đào gầu nghịch thi công chủ yếu ở khâu Đào – Khai thác

Cơ giới hoá công tác đất có ý nghĩa trọng yếu và đó là vấn đề cấp bách, cần thiết do khối lượng công việc rất lớn, đòi hỏi nhiều nhân lực, lao động nặng nhọc, ảnh hưởng đến tiến độ thi công và năng suất lao động nói chung

Nhiệm vụ chủ yếu của cơ giới hoá là nâng cao năng suất lao động như V.I Lênin nói “ Năng suất lao động là điều kiện quan trọng và cơ bản nhất để xã hội mới chiến thắng xã hội cũ”

Cơ giới hoá là biện pháp chủ yếu chứ không phải là biện pháp duy nhất nhằm tăng năng suất lao động

Năng suất lao động còn có thể tăng lên bằng cách hoàn chỉnh quy trình công nghệ đã

ổn định thì áp dụng cơ giới hoá tiến tới tự động hoá khâu làm đất là biện pháp chủ yếu để tăng năng suất lao động Do vậy, có thể rút ra một số ý nghĩa của cơ giới hoá công tác đất:

Cơ giới hoá là bước đầu tiên và là một trong những biện pháp chủ yếu để tăng năng suất lao động trong khâu làm đất

Là biện pháp chính giảm nhẹ cường độ lao động cho công nhân

Ngoài ý nghĩa trên, việc cơ giới hoá công tác đất còn góp phần:

−Nâng cao chất lượng công trình xây dựng

−Giảm đáng kể diện hoạt động trên công trường

−Dễ dàng áp dụng tiêu chuẩn hoá, tiến hành công xưởng hoá các công đoạn của quá trình sản xuất, góp phần thực hiện thành công chủ trương công nghiệp hoá

−Đồng thời áp dụng cơ giới hoá khâu làm đất còn tiền hành được các công việc mà lao động thủ công không làm được hoặc khó làm được

Cơ giới hoá khâu làm đất thường thực hiện bằng các hình thức sau:

−Máy và thiết bị cơ khí (Máy xúc, máy cạp, máy nỉ…)

−Máy và thiết bị thuỷ lực (Súng phun thuỷ lực, tầu hút bùn…)

−Chất nổ (mìn phá đá…)

−Dòng điện cao tần, siêu âm …(phá tan vỡ đất)

Cơ giới hoá khâu làm đất bằng máy và thiết bị cơ khí (phương pháp cơ học) là phổ biến nhất vì tính phổ biến và phổ cập của nó, đồng thời năng lượng tiêu tốn tính cho 1m3đất rất nhỏ chỉ bằng khoảng 0,05 ÷ 0,3 KW.h

Năng lượng tiêu tốn khi dùng phương pháp thuỷ lực cao hơn nhiều – khoảng 0,2÷ 2 KW.h, có khi còn cao hơn, như đối với đất chặt lên tới 3 ÷ 4 KW.h

Trên các công trình xây dựng, cơ giới hoá khâu làm đất bằng phương pháp cơ học chiếm khoảng 80 ÷ 85%, bằng phương pháp thuỷ lực khoảng 7 ÷ 8% và dùng chất nổ chỉ

1 ÷ 3%, còn lại là các phương pháp khác

1.3 Giới thiệu về máy đào và tình hình sử dụng máy đào ở Việt Nam

Trong xây dựng cơ bản, khối lượng công tác làm đất chiếm một tỉ trọng tương đối lớn.Để từng bước cơ giới hoá, tự động hoá công tác làm đất trên thế giới cũng như ở nước

ta ngày càng sử dụng nhiều máy làm đất Máy móc phục vụ công tác làm đất đã thay thế sức lao động của con người đem lại hiệu quả, năng suất cao

Trong số các máy làm đất, cùng với máy ủi, máy san, máy cạp… thì máy đào là loại máy được sử dụng rộng rãi và đóng vai trò quan trọng

Ở Việt Nam vào những năm 1960 đã nhập và sử dụng máy đào vào làm công tác xây dựng giao thông, thuỷ lợi…phục vụ cho chiến tranh.Máy thời kì này chủ yếu là các máy của các nước Xã hội chủ nghĩa viện trợ (Liên Xô, Trung Quốc).Các máy đào này chủyếu có hệ thống dẫn động cơ khí, kết cấu cồng kềnh, làm việc nặng nhọc

Những thập kỉ gần đây số lượng máy đào được sử dụng ở Việt Nam tăng lên đáng

kể, nhiều về số lượng và đa dạng về chủng loại Máy đào hiện nay phần lớn nhập khẩu từ các hãng của các nước Tư bản phát triển như : Hitachi, Komatsu, Kobelco (Nhật Bản), Volvo (Thuỵ Điển), Caterpillar (Mỹ) … Các máy này được áp dụng công nghệ sản xuất hiện đại nên có năng suất làm việc cao, kết cấu gọn nhẹ, điều khiển nhẹ nhàng

1.4 Công dụng của máy đào

Máy đào là máy có thể làm được nhiều công việc khác nhau, cụ thể là:

1.4.1 Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp:

Đào hố móng, đào rãnh thoát nước, đào rãnh để lắp đặt đường ống cấp thoát nước, dây cáp điện…

Bốc xúc vật liệu ở các bãi, kho chứa …

Làm việc thay cần trục khi lắp đặt các cấu kiện, thiết bị, thay thế các búa đóng cọc thi công móng cọc, phục vụ thi công cọc nhồi…

1.4.2 Trong xây dựng thuỷ lợi

Đào kênh mương, nạo vét sông ngòi, bến cảng, ao hồ…

Nhào trộn vật liệu trong các nhà máy hoá chất (phân lân, cao su…)

Tiếp liệu cho các trạm trộn bê tông xi măng

1.5 Phân loại máy đào

Có rất nhiều loại máy đào khác nhau hiện đang được sử dụng ở nước ta Có thể phân ra những loại cơ bản sau:

1.5.1 Phân loại theo thiết bị làm việc

Máy đào gầu thuận (gầu ngửa)

Máy đào gầu nghịch (gầu sấp)

Máy đào gầu ngoạm

Máy đào gầu dây văng

1.5.2 Phân loại theo hệ thống dẫn động thiết bị làm việc

Máy đào dẫn động cơ khí

Máy đào dẫn động thuỷ lực

1.5.3 Phân loại theo hệ thống di chuyển

Máy đào di chuyển bánh xích

Máy đào di chuyển bánh lốp

Máy đào di chuyển trên ray

1.5.4 Phân loại theo dung tích gầu đào

Máy đào loại nhỏ V < 1m3

Máy đào loại trung bình 1< V < 4 m3

Máy đào loại l ớn V > 4 m3 k

1.6 Các khả năng làm việc khác của máy đào

Máy đào là máy rất đa năng, khi ta thay thế bộ công tác của máy bằng bộ công tác thích hợp thì nó có thể làm được nhiều việc việc khác nhau, cụ thể là:

1.6.1 Thay thế gầu đào bằng đầu phá đá:

Hình 1.1: Gầu đào được thay thế bằng đầu búa phá đá được lắp trên máy đào một gầu

Hyundai

1.6.2 Thay thế gầu bằng cụm máy cưa bê tông

Hình 1.2: Bộ công tác là lưỡi cưa bê tông được lắp trên máy đào một gầu Komatsu

PC340

1.6.3 Thay thế gầu bằng máy đầm rung

Hình 1.3 Đầm rung được lắp trên máy đào một gầu John Deere 490D

1.6.4 Máy đào làm máy cơ sở cho máy khoan

Hình 1.4: Máy khoan xoắn vít của hãng ABI - Đức được lắp trên máy đào một gầu

Hyundai

1.6.5 Máy đào làm máy cơ sở lắp máy búa rung

Hình 1.5: Máy búa rung đóng cọc ván thép treo trên máy đào một gầu CAT

1.6.6 Máy có thể làm máy cơ sở của máy ép cọc bấc thấm, máy khoan cọc nhồi, có thể

thay thế gầu đào bằng nhiều loại gầu có kết cấu khác nhau.

Hình 1.6: Loại gầu đã được thay đổi két cấu lắp trên máy đào một gầu

1.7 Tổ chức thi công bằng máy đào một gầu

Chọn loại máy đào

Việc chọn loại máy đào cho thi công là nhiệm vụ quan trọng của người cán bộ phụ trách tổ chức thi công Năng suất, hiệu quả sử dụng máy có tốt hay không một phần là do người cán bộ kĩ thuật quản lý sử dụng có nắm vững tính năng kĩ thuật và điều kiện sử dụng máy đến mức nào

Đối với việc lựa chọn máy đào ta cần quan tâm đến các yếu tố: Khối lượng công việc, dạng công việc, loại đất, điều kiện chuyên chở, thời hạn thi công …

Máy đào gầu thuận có kết cấu bộ công tác rất chắc chắn nên đào khoẻ, dùng tốt cho việc đào đất và đổ vào xe vận tải chuyên chở Tuy nhiên máy đào gầu thuận chỉ sử dụng tốt khi đào ở chỗ cao hơn mặt bằng đứng máy, nơi máy đứng có nền tương đối cứng

và khô ráo

Máy đào gầu dây có cần dài nên có thể đào, đổ đất phạm vi khá xa Máy đứng trên cao để đào những hố sâu và đào đất nơi có nước như vét bùn, cát… So với máy đào gầu thuận thì máy đào gầu dây có năng suất thấp hơn vì khó điều khiển chính xác gầu đào, thời gian các thao tác lâu.

Máy đào gầu nghịch có phạm vi hoạt động của bộ công tác tương đôí rộng Máy cóthể đào đất cả nơi mặt bằng thấp hoặc cao hơn nền máy đứng Những máy lớn có tầm với

xa có thể đào được những hố sâu và làm việc được trong phạm vi hẹp Máy đào gầu nghịch có thể làm việc cả được trong những khu vực đông dân cư, thành phố để đào đường ống thoát nước, đường cáp ngầm …Với những công việc đó ta thường chọn máy đào có dung tích gầu đến 0.5 m3 là hợp lí

Theo kinh nghiệm, việc chọn máy đào dựa vào khối lượng đất cần đào đắp Thí dụ:STT Dung tích gầu đào (m3) Khối lượng đất khai thác (m3)

1.8 Giới thiệu máy đào Komatsu PW 210-1

Komatsu là tập đoàn chuyên sản xuất máy xây dựng của Nhật Bản có uy tín trên thế giới đặc biệt là các loại máy làm công tác đất.Được thành lập từ năm 1921 dựa trên nhữngkinh nghiệm được tích luỹ lâu dài nên Komatsu đáp ứng được những yêu cầu cao về côngnghệ và tính kinh tế

Là một công ty của Nhật Bản nên Komatsu hiểu rõ những tính chất về địa lí, địa chấtcũng như môi trường của các nước châu Á, do đó loại máy do Komatsu chế tạo rất phù hợp với điều kiện sử dụng và bảo quản ở các nước châu Á nói chung và Việt Nam nói riêng

Trong các loại máy của Komatsu được sử dụng ở Việt Nam ta thấy là các dòng máy đào PW, trong đó PW 210-1 được sử dụng rất rộng rãi Do kích thước phù hợp đồng thời giá thành mua vào của máy không quá cao nên PW210-1 sử dụng nhiều ở Việt Nam

Do PW 210-1 được sử dụng nhiều ở Việt Nam nên việc sửa chữa thay thế những phần hư hỏng của máy nếu được thực hiện bởi các cơ sở trong nước thì giá thành sẽ giảm

đi đáng kể Do đó việc nghiên cứu tìm hiểu sâu về máy PW 210-1 sửa chữa và tiến tới chế tạo một số bộ phận thay thế của máy là một yều cầu thực tế và cần thiết.

1.8.1 Một số ưu nhược điểm của máy PW 210-1

Ưu điểm của máy:

− Thiết bị công tác gồm các cơ cấu nâng hạ tay gầu, cần, quay gầu đều được dẫn động bằng hệ thống xy lanh thuỷ lực, do đó bộ công tác làm việc êm dịu, không gây ồn

− Điều khiển các thao tác nhẹ nhàng dễ dàng, tiện lợi không phụ thuộc vào tải trọng làm việc

− Có khả năng tự bôi trơn bộ truyền, nâng cao được tuổi thọ máy

− Có khả năng tự bảo vệ khi quá tải

− Có hệ thống điều khiển điện tử và màn hình hiển thị các thông số thuận lợi cho người sử dụng

− Kết cấu máy đẹp, gọn nhẹ

Nhược điểm:

− Các hệ thống điều khiển trên máy do các mạch điện tử điều khiển, do máy làm việctrong điều kiện rung động lớn nên các thiết bị điện nhanh bị hư hỏng, khi hỏng thì khó sửa chữa

1.8.2 Kết cấu chung của máy đào Komatsu PW 210-1

Hình 1.1 Tổng thể máy đào Komatsu PW 201-1

1 Máy cơ sở 7 Thanh giằng

3 Xi lanh cần 9 Lưỡi ủi

4 Xi lanh tay gầu 10 Bộ di chuyển bánh hơi

6 Xi lanh gầu 12 Bàn quay

Cấu tạo chung của máy đào Komatsu PW 210-1 bao gồm các bộ phận chính sau: Trên máy cơ sở số 4 có lắp thiết bị gầu ngược bao gồm: Cần số 2 là một dầm cong liên tục, có tiết diện hình hộp, được liên kết với bàn quay số 12 bằng khớp bản lề O1 Tay gầu số 5 được liên kết với đầu cần bằng khớp bản lề O2 Gầu số 8 được liên kết với tay gầu bằng khớp bản lề O3 và hai thanh giằng số 7 Xilanh số 3 để nâng hạ thiết bị làm việc.Xilanh số 4 để điều khiển tay gầu Xi lanh số 6 để quay gầu quanh khớp O3

Bộ phận di chuyển của máy đào Komatsu PW 210-1 là hệ thống di chuyển bằng bánh lốp có hai cầu chủ động Bộ truyền động cơ khí của bộ phận di chuyển của nó bao gồm hộp số, truyền động các đăng, truyền lực chính, cầu trước và cầu sau chủ động Bộ truyền động thủy lực của hệ thống di chuyển bao gồm bơm được dẫn động bằng động cơ diêzen, hệ thống van, mô tơ thủy lực Thiết bị di động bánh hơi sử dụng dẫn động thuỷ lực đã làm cho kết cấu của khung di động và bộ di chuyển đơn giản đi rất nhiều.Việc sử dụng hệ truyền dẫn thuỷ lực cho phép điều khiển máy đào thuận tiện hơn và tốc độ trung bình tăng lên Việc sử dụng các bơm điều chỉnh tự động có bộ phận điều chỉnh vô cấp cung cấp dầu cao áp cho các động cơ di chuyển làm tăng thêm đặc tính kéo giãn của máy.Hiện nay, nhằm tăng thêm độ ổn định của máy đào bánh hơi khi làm việc người ta sử dụng chân chống ngoài có dẫn động thuỷ lực được điều khiển từ buồng lái

Toa quay của máy đào được đặt trên khung di chuyển thông qua vòng ổ quay con lăn ở trên toa quay có thiết bị động lực (động cơ Diesel) và thiết bị thuỷ lực, hệ thống điều khiển, bộ phận quay, bình nhiên liệu, ca bin điều khiển và đối trọng Bộ phận dưới của cần, xi lanh thuỷ lực nâng cần là một bộ phận được lắp cố định với toa quay Các bộ phận còn lại có thể tháo ra được khi thay thế thiết bị công tác này bằng một kiểu thiết bị công tác khác Ca bin điều khiển được trang bị hệ thống thông gió, cách âm và các thiết bịkhác để làm việc được ở các điều kiện thời tiết khác nhau Trong buồng lái còn bố trí ghế ngồi êm, các thiết bị kiểm tra, đo lường và các cần điều khiển Ngoài ra ca bin điều khiển còn được trang bị hệ thống chiếu sáng, tín hiệu,

Cơ cấu quay được dẫn động bằng một động cơ thuỷ lực và được truyền chuyển động quay thông qua hộp giảm tốc và bánh răng di động ở đầu phía trên của trục bánh răng có lắp phanh đĩa kiểu thường đóng, vỏ bọc ngoài của nó được lắp vào giữa động cơ

thuỷ lực và vỏ hộp giảm tốc Khi không có áp lực ở trong hai ống dẫn công tác cung cấp dầu cho động cơ thuỷ lực thì phanh đĩa được đóng lại Việc sử dụng phanh ở trên trục vàocủa hộp giảm tốc tạo ra khả năng giữ cho toa quay không bị quay dưới tác dụng của phụ tải ngang phát sinh trong lúc đào và dừng máy đào trên đường dốc.

Các hệ thống khác như hệ thống lái, hệ thống phanh, hệ thống nâng hạ chân chống lưỡi ủi

1.8.3 Các thông số kỹ thuật cơ bản

Máy đào Komatsu PW 210-1 một gầu truyền động thủy lực, di chuyển bánh lốp của hãng Komatsu với các thông số kỹ thuật cơ bản như sau:

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của máy đào Komatsu PW 210-1

34,9 [km/h]

Vận tốc di chuyển nhỏ nhất

3 [km/h]

Bán kính quay nhỏ nhất

3010 [mm]

Tốc độ quay của bàn quay

12,4 [v/ph]

Khối lượng tay gầu 601 [kg]

Khối lượng xi lanh gầu

Bảng 1.2 Các thông số về tầm hoạt động của máy đào Komatsu PW 210-1

Hình 1.2 Tầm hoạt động của máy đào Komatsu PW 210-1

1.8.4 Nguyờn lý làm việc của mỏy đào một gầu PW 210-1

Dầu được bơm lờn từ cặp bơm cao ỏp sẽ được đưa đến cỏc xy lanh cụng tỏc hoặc động cơ thuỷ lực.Tuỳ thuộc vào vị trớ điều khiển của hệ thống van phõn phối mà dầu thuỷ lực được đưa tới bộ cụng tỏc nào để điều khiển hoạt động của bộ cụng tỏc đú.Hệ thống van thuỷ lực được điều khiển bằng thuỷ lực trực tiếp nờn người điều khiển chỉ điều khiển mỏy bằng cỏc đúng mở cỏc đường dầu thuỷ lực, do đú cú thể điều khiển rất nhẹ nhàng

Lưu lượng dầu do cặp bơm cao ỏp sinh ra luụn bằng nhau và được điều khiển tự động nhờ hệ thống cỏc xy lanh điều chỉnh Bơm được điều khiển tự động tuỳ thuộc vào tải trọng làm việc do đú mỏy làm việc rất tiết kiệm nhiờn liệu

1.9 Tính năng suất của máy xúc gầu nghịch

Năng suất của máy xúc một gầu là thể tích khối đất đá đào đợc trong khoang đào

và đổ lên phơng tiện vận chuyển hay đổ thành đống trong một đơn vị thời gian

Dựa vào công thức và đặc điểm tính toán cơ bản dạng năng suất khác nhau:

Năng suất lý thuyết tỉ lệ thuận với dung tích hình học của gầu và số chu kỳ làm việc trong một đơn vị thời gian:

0

0 3600

.60

ck lt

T

V n

V

Trong đó:

V: dung tích hình học của gầu

no: số chu kỳ làm việc lý thuyết trong một phút no=4,5ữ3,5: thời gian lý thuyết của một chu kỳ

T0ck=16ữ17(s)chọn T0ck=17(s)

T0

ck=tđ+tq+tqv+tđk

Với tđ: thời gian đào , lấy tđ=3(s)

tq: thời gian quay có tải

tqv:thời gian quay về khoang đào và hạ gầu về nơi cần xúc tqv=5(s)

tđk: thời gian điều khiển của ngời lái

tđk=4(s)

17

1

Năng suất kỹ thuật đợc xác định theo công thức:

tx

d ck tx

d ck lt

kt

K

K K n V K

K K Q

Q = =60. . 0. .

tx

d ck

K K

Q =42,4

Trong đó:

Kđ=hệ số đáy gầu

Ktx: hệ số tơi xốp của đất

Kek:hệ số kể tới ảnh hởng của thời gian chu kỳ

n= 60 (số chu kỳ kỹ thuật trong một phút)

Tck: thời gian kỹ thuật của một chu kỳ

no: số chu kỳ làm việc lý thuyết trong một phút lấy no=4

Ở đây ta chọn hệ số đáy gầu nh sau:

• Đối với đất loại I,II (cát , sỏi khô): Kđ=1

• Đối với đất loại II( cát sét khô, tơi): kđ=1,03

• Đối với đất loại II (cát sét ẩm ): kđ=1,3

• Đối với đất loại III(đất sét khô vừa) kđ=1,2

• Đối với đất loại III (Đất sét ẩm ):kđ=1,4

• Đối với đất loại IV( Đất sét chặt khô): kđ=0,95

• Đối với đất loại IV( Đất sét chặt ẩm): kđ=1,35

− Hệ số kể đến ảnh hưởngthời gian chu kỳ:

Hệ số kck 1 0,9 0,8 0,75

− Hệ số tơi xốp của đất:

Hệ số tơi xốp ktx 1,2ữ1,3 1,14ữ1,28 1,24ữ1,32 1,33ữ1,37

1.9.3 Năng suất sử dụng

Năng suất sử dụng đợc tính theo điều kiện làm việc cụ thể nghĩa là có thể đến sử dụng máy theo thời gian gian và tay nghề của ngời thợ lái, tức là trình độ tổ chức làm việc của máy đào và kỹ năng am hiểu máy của ngời thợ

Năng suất sử dụng có thể tính theo giờ, theo ca, theo tháng và theo năm:

Q t kt

sd Q K K

Q = [1]

Trong đó: Kt: Hệ số sử dụng máy theo thời gian

KQ: Hệ số đo trình độ tay nghề của ngời lái

KQ = 0,81 khi điều chỉnh bằng tay và trình độ ngời lái trung bình

KQ = 0,86ữ0,89 khi điều khiển bằng cơ cấu trợ lực

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC CHẾ ĐỘ TẢI TRỌNG TRÊN BỘ

CÔNG TÁC2.1 Xác định lực cản đào lớn nhất Po

lg lg

0 lg lg

0

R

R P R G P

R P R P R G M

x x g gd o

o x

x g gd K

0 lg lg

.

0

.

R

R P R G P

R P R P R G M

x x g g o

o x

x g g K

−

=

∑

Trong đó: Pxlg: Lực lớn nhất do xy lanh tay gầu tác dụng lên tay gầu

Áp suất dầu lớn nhất trong xy lanh tay gầu: p = 320 kG/cm2

Đường kính xy lanh tay gầu: D =110mm, theo đường kính xy lanh tay gầu PW210-1

)(6,304104

11 3204

2 2

kG D

p A p

Ro = 1136,78 (mm): Cánh tay đòn của P0 với điểm K

Rxlg : Cánh tay đòn của Pxlg với điểm K

Rg : Cánh tay đòn của Gg với điểm K

Trong đó Rxlg và Rg phụ thuộc vào góc quay α của gầu so với phương ngang, α nằm trong khoảng từ 0o đến 133.7o

Chia góc quay của gầu ra ta xác định được lực Po tại các góc quay theo bảng:

Hình 2.2: Đồ thị mối quan hệ giữa P o và góc α

Qua tính toán ở trên ta được Pomax = 143,9 kN tại vị trí α = 60o

Phản lực liên kết giữa gầu và tay gầu đặt tại vị trí K, để xác định ta dùng phương pháp hoạ đồ lực:

Phương trình cân bằng lực tác dụng lên gầu:

mm

kN

P = 1µ

Ta thấy phương chiều và độ lớn của véc tơ lực: P0 ,G g,P xlg đã biết, do đó lập hoạ đồ lực ta hoàn toàn xác định được phương chiều và độ lớn của S K

Hình 2.3 : Họa đồ véc tơ tính lực S k

Độ lớn của lực SK : S K =oc.µP

Oc = 447,86 mm: Xác định bằng cách đo trên hoạ đồ lực

)(86,4471.86,447

oc

S K = µP = =

Vậy phương chiều các lực đặt lên gầu như hình vẽ:

Hình 2.4 : Các lực tác dụng lên gầu khi lực cản đào lớn nhất

2.2 Tính toán kết cấu tay gầu:

Xét trong hai trường hợp :

a) Trường hợp 1: Máy làm việc, gầu gặp chướng ngại vật khi tay gầu vuông góc với

xy lanh tay gầu

Khi đó tay gầu vẫn có thể ở nhiều vị trí khác nhau tuỳ thuộc vào góc nghiêng của cần α lực xy lanh tay gầu tác dụng lên tay gầu là lớn nhất:

Hình2.5 : Dải góc quay của cần khi làm việc

Ta thấy góc quay của cần máy nằm trong khoảng α = (0 – 109)0 , trong trường hợp tay gầu vuông góc với xy lanh tay gầu thì tay góc quay của tay gầu cũng nằm trong

khoảng β = (0 – 109)0

Để biết tình trạng chịu lực bất lợi của tay gầu ta chia góc quay của tay gầu ra nhiềuphần để xét

Tại mỗi vị trí của tay gầu thì gầu quay quanh chốt góc quay nằm trong khoảng γ = (0 – 133,70) theo phương vuông góc với tay gầu Theo tính toán ở trên thì ở vị trí γ = 600thì lực tiếp tuyến lên gầu là lớn nhất P0 = 143,9kN Do đó ta kiểm tra tay gầu ở vị trí góc quay gầu γ = 600 (so với phương vuông góc với tay gầu), khi đó phản lực từ gầu lên tay gầu SK = 447,86(kN) là giá trị lớn nhất

Hình 2.6 : Vị trí của gầu khi tính toán tay gầu

Tính phản lực tại khớp O, là khớp nối của cơ cấu hình bình hành, tách khớp O và đặtvào các phản lực, các thành phần lực gồm:

PXLG: Lực từ cơ cấu hình bình hành lên xy lanh gầu

PG: Lực do cơ cấu hình bình hành tác dụng lên gầu

PC: Lực do cơ cấu hình bình hành tác dụng lên tay gầu

P o =143,9kN

Ggd =20,4kN

Hình 2.7 : Sơ đồ tính phản lực tại khớp liên kết O

Chiếu các lực lên phương x-x vuông góc với phương của lực PG ta được:

) ( 69 , 85 12

cos

74 cos 106 , 304 12

cos

74 cos

0 12 cos 74 cos

.

0

0 0

0

0 0

kN

P P

P P

XLG C

C XLG

Tính lực xy lanh tay gầu lớn nhất tác dụng lên tay gầu: PXL

Đường kính pít tông của xy lanh tay gầu: D = 130 (mm)

Áp suất dầu lớn nhất trong xy lanh tay gầu: p = 320 kG/cm2

)(74,424)(10.474,424

13 3204

Y X

β

Hình 2.8 : Các lực và phản lực trên tay gầu

Trong đó:

PXLG = 304,106 (kN): Lực tác dụng lên xy lanh tay gầu

GTG = 6,01 (kN) : Trọng lượng tay gầu

X,Y: Phản lực tại khớp nối tay gầu và cần

SK = 447,86 (kN): Phản lực từ gầu lên tay gầu

PXL = 424,74(kN): Lực xy lanh tay gầu tác dụng lên tay gầu

Phản lực tại O1 :

)(cos.01,66,350

4cos.69,8572cos.86,447)180cos(

.01,686cos.106,30474,424

04

cos.72cos.)180cos(

.86

cos

0 0

0 0

0 0

0 0

kN X

X

X P

S G

P P

β

ββ

−

−+

−

=

∑

)(sin.01,636,115

4sin.42,10372

sin.86,447)180sin(

.01,686sin.106,304

04

sin.72sin.)180sin(

.86sin

0 0

0

0 0

0

kN Y

Y

Y P

S G

=

⇒

−+

−+

−

=

⇒

=++

Vẽ biểu đồ mô men tay gầu tại vị trí góc nghiêng β bất kì:

Hình 2.9: Sơ đồ tính lực và mô men lực của tay gầu ở vị trí góc β

Trên biểu đồ ta thấy mô men tay gầu lớn nhất tại mặt cắt qua chốt tay gầu và eephụ thuộc vào góc nghiêng của tay gầu β:

).(sin79,454,430)sin79,495,91(594,338

Lực cắt lớn nhất: Qmax = 424,74 (kN) cũng đạt tại mặt cắt qua chốt tay gầu

Tay gầu thường chịu tải trọng lớn khi máy tiến hành đào đất thấp hơn nền máy đứng,

ta cho góc β thay đổi từ đến 73,530 đến 142,330 tương ứng với vị trí đào đất thấp hơn nềnmáy đứng, khi đó ta có bảng giá trị Mmax trên tay gầu tương ứng:

Dựa vào bảng ta có: Mmax = 435,33 (kN.m) tại vị trí β = 900, khi đó cần ở vị trí thẳng đứng vuông góc mặt đất.

Tóm lại: Tay gầu ở trạng thái nguy hiểm nhất khi tay gầu thẳng đứng β = 900, ta có biểu đồ nội lực tổng hợp:

Hình 2.10: Biểu đồ nội lực tổng hợp ở trạng thái tay gầu bất lợi

b) Trường hợp 2: Gầu chuẩn bị xả đất, tay gầu nằm ngang

Hình 2.11: Tay gầu ở vị trí nằm ngang, gầu chuẩn bị xả đất

Hình 2.12: Sơ đồ tính phản lực tại O 1 và lực xy lanh tay gầu P XL

− Lấy tổng mô men của các lực với điểm O1: