đồ án thiết kế máy san đất

Gắn liền với nó là sự phát triển không ngừng của máy móc trang thiết bị,trong đó máy xây dựng & xếp dỡ chiếm một vị thế rất quan trọng và không thểthiếu trong trong các công trình trọng

Lời nói đầu……… 4

Chương I Giới thiệu tổng quan về máy san ………… 5

1.1 Tình hình sử dụng máy xây dựng – xếp dỡ ở việt nam những năm gần đây ……… 5

1.2 Công tác làm đất ……… 6

1.2.1 ý nghĩa của việc cơ khí hoá xây dựng ……… 6

1.2.2 Lên khung kế hoạch làm đất ……… 7

1.2.3 Lựa chọn thiết bị làm đất ……… 8

1.2.4 Hiệu quả của việc sử dụng thiết bị phổ thông và tiêu chuẩn……… 9

1.3 Giới thiệu về máy san ……… 10

1.3.1 Công dụng ……… 10

1.3.2 Phân loại máy san……… 10

1.3.3 Cấu tạo chung của máy san……… 11

1.3.4 Cấu tạo một số bộ phận của máy san……… 13

1.3.5 Một số thao tác của máy san……… 15

Chương 2 Tính toán thiết kế tổng thể máy san …… 18

2.1 Chọn máy cơ sở ……….……… ….18

2.2 Xác định các thông số cơ bản của máy san và bàn san……… 20

2.2.1 Xác định các thông số cơ bản của bàn san……….… 20

2.2.2 Xác định các thông số cơ bản của máy san……… 23

2.3 Tổng trở lực cản của máy san khi san đất……… 27

2.3.1 Lực cản cắt đất W1……… 27

2.3.2 Lực cản di chuyển khối đất lăn trước bàn san W2……… 28

2.3.3 Lực cản do đất cuộn lên phía trên bàn san tạo ra W3…… 28

2.3.4 Lực cản do đất trượt dọc bàn bàn san tạo ra W4……… 29

2.3.5 Lực cản di chuyển máy W5……… 29

2.4 Xác định công suất của máy san……… 29

2.4.1 Xác định công suất của máy khi san đất……… 29

2.4.2 Xác định công suất của máy san trong quá trình di chuyển……… 30

2.5 Năng suất máy san……… 31

2.5.1 Khi cắt đất và vận chuyển đất, năng suất thực tế của máy san được tính như sau……… 31

2.5.2 Khi san phẳng……… 32

Chương 3 Tính toán, thiết kế một số chi tiết của máy san ……… 33

3.1 Tính toán các thông số cơ bản của máy san ……… 33

3.2 Tính toán các lực tác dụng lên máy san……… 35

3.3 Tính toán các lực tác dụng lên khung chính của máy san … 37

3.3.1 Vị trí thứ nhất……… 37

3.3.2 Vị trí thứ hai……… 43

3.4 Tính sức bền khung chính của máy san……… 50

3.4.1 Vị trí tính toán thứ nhất……… 50

3.4.2 Vị trí tính toán thứ hai……… 58

3.5 Xác định lực tác dụng lên khung treo bàn san ( khung kéo )… 64

3.6 Tính sức bền khung treo bàn san ( khung kéo )……… 68

3.7 Tính sức bền bàn san……… 70

3.8 Ổn định ngang của máy san……… 74

3.8.1 Tính ổng định ngang của máy san khi làm việc………… 74

3.8.2 Tính ổng định ngang của máy san khi di chuyển……… 77

3.8.3 Xác định góc nghiêng ngang giới hạn của mặt đường mà trên đó máy san đảm bảo độ ổn định khi di chuyển………… 78

Chương 4 Tính toán hệ thống thủy lực máy san…… 79

4.1 Khái quát về hệ thống truyền động thủy lực……… 79

4.2 Tính toán xilanh thủy lực nâng hạ lưỡi san……… 79

4.3Tính tóan cơ cấu quay bàn san……… 82

4.4 Tính tóan cơ cấu nghiêng bánh xe dẫn hướng……… 84

4.5 Sơ đồ thủy lực của máy san……… 87

Chương 5 Quy trình công nghệ chế tạo lưỡi cắt chính ……….………… 88

5.1 Phân tích tính năng sử dụng và điều kiện làm việc cả lưỡi cắt… 88

5.2 Quy trình công nghệ gia công lưỡi cắt chính……… 88

5.2.1 Chọn vật liệu……… 88

5.2.2 Lựa chọn phương pháp chế tạo……… 89

5.2.3 Quy trình chế tao……… 91

Chương 6 Các quy định về an toàn khi sử dụng máy san ……… 98

6.1 Thông tin an toàn tổng quát……… 98

6.2 Các lưu ý về an toàn……… 99

6.3 An toàn trước khi khởi động……… 103

6 4 An toàn khi vận hành……… 105

6 5 An toàn trong kiểm tra và sửa chữa……… 107

6 6 An toàn cho ắc qui……… 110

6 7 Các vận hành bị cấm……… 111

6 8 Công tác an toàn cuối ca làm việc……… 111

Tài liệu tham khảo……… 113

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa Trong quátrình phát triển đất nước thì việc xây dựng cơ sở hạ tầng có ý nghĩa hết sức quantrọng Gắn liền với nó là sự phát triển không ngừng của máy móc trang thiết bị,trong đó máy xây dựng & xếp dỡ chiếm một vị thế rất quan trọng và không thểthiếu trong trong các công trình trọng yếu của đất nước Hiện nay số lượng máyxây dựng & xếp dỡ đã và đang được nhập về nước ta ngày càng nhiều về cả sốlượng, chất lượng củng như chủng loại của nhiều nước trên thế giới

Hiện nay số lượng và chủng loại máy làm đất ở nứoc ta là rất lớn, có rấtnhiều máy hiện đại, cho năng suất và hiệu quả làm việc cao Tuy nhiên việc tìmhiểu và nghiên cứu nó để bảo dưỡng, sữa chữa và đặc biệt là chế tạo gặp không ítkhó khăn

Trong quá trình học tập em được bộ môn giao đề tài tốt nghiệp về máy sanvới nội dung: “ Tính toán thiết kế máy san có trọng lượng Gm =14 tấn”

Trong quá trình thực hiện đề tài này, được sự giúp đỡ tận tình của Thầy LêToàn Thắng cùng các thầy cô trong bộ môn máy Máy Xây Dựng & Xếp DỡTrường Đại Học Giao Thông Vận Tải và sự nỗ lực của bản thân, em đã hoànthành nhiệm vụ thiết kế được giao

Trong quá trình thiết kế do thời gian và trình độ còn hạn chế, đồ án của emkhó tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo giúp đỡ của cácthầy cô trong bộ môn để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô giáo trong

bộ môn máy xây dựng & xếp dỡ đã tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ ánnày

Tp Hồ Chí Minh, Ngày 05 tháng 5 năm 2013 Sinh viên thực hiện

Đào Xuân Thành

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH TRANG BỊ VÀ SỬ DỤNG MÁY SAN Ở

VIỆT NAM 1.1 Tình hình sử dụng máy xây dựng – xếp dỡ ở Việt Nam những năm gần đây

Những năm gần đây mức độ cơ giới hóa trong lĩnh vực thi công và xếp dỡ ởnước ta ngày càng tăng Tỷ lệ trang thiết bị cơ giới tính trên đầu người và khốilượng khai thác có thể sánh ngang với nhiều nước trong khu vực với số lượng40.000 chiếc và tổng công suất khoảng trên 2,5 triệu KW bao gồm 350 chủng loạicủa nhiều nước sản xuất ( khoảng 24 nước ) Các loại máy móc, thiết bị này có thểphân thành các nhóm sau:

- Máy thi công chuyên dùng 24,5%

- Máy vận chuyển ngang 31,6%

- Máy vận chuyển cao 7,8%

- Máy làm đá, ép khí 3,8%

- Máy thi công các việc khác 16,2%

Như vậy với thống kê trên thì máy làm đất chiếm tỷ lệ không nhỏ trong tổng

số thiết bị ( khoảng 6520 chiếc, đây là số liệu năm 1993 ) Máy làm đất đóng gópmột vai trò to lớn trong việc xây dựng các công trình lớn nhỏ trên cả nước và thực

tế khó có một công trình lớn nhỏ nào lại thiếu vắng được các máy làm đất Tuy vậy

do việc đưa vào khai thác chưa đúng nên hiệu quả không cao ngoài ra có một sốmáy móc đã cũ, hỏng hoặc lỗi thời do đó nhu cầu về sửa chữa, thay thế và thiết kếcác chi tiết để đảm bảo vận hành máy cũng đang đòi hỏi mức độ cao để phù hợp vớithực trạng của trang thiết bị

Trong nhóm máy làm đất bao gồm các loại máy sau:

+ Máy đào: bao gồm các máy xúc thuận, nghịch, máy xúc gầu ngoạm, gầuquăng (loại này hoạt động ở những nơi ngập nước hoặc các điểm khai thác cát sỏiven sông).

+ Máy ủi: gồm có máy ủi thường và máy ủi vạn năng

+ Máy lu: gồm nhiều loại như: lu tỉnh, lu rung, bánh lốp (dùng cho mặtđường ), lu chân cừu

+ Máy cạp (máy xúc chuyển)

+ Máy san (tự hành, không tự hành)…

1.2 Công tác làm đất

1.2.1 Ý nghĩa của việc cơ khí hoá xây dựng

Hiện nay các máy móc thiết bị đã được sử dụng trong công tác xây dựng,công việc và máy móc đã có một mối liên hệ rất chặt chẽ ý nghĩa của việc cơ khíhoá xây dựng được thể hiện trong các vấn đề sau:

(1) Để thực hiện công việc ngoài việc sử dụng sức người

(2) Để giảm giá thành

(3) Để giảm thời gian

(4) Để đồng đều hoá được chất lượng công trình

Như đề cập ở trên, trong công tác xây dựng lợi ích của việc cơ khí hoá là rấtlớn, nhưng mặt khác, sai sót trong việc điều khiển cũng gây ra những mất mátđáng kể Vì vậy các kỹ sư hiện trường cần phải có kiến thức, có kinh nghiệm vàphải có phương pháp điều khiển thiết bị phù hợp với hiện trường

Lợi ích của việc cơ khí hoá là:

(1) Có thể có nhiều hoạt động với qui mô lớn

(2) Giảm thời gian làm việc

(3) Phát triển tính đồng đều

(4) Tạo được đơn vị hoạt động lớn

(5) Giảm sức lao động

(6) Giảm lao động năng nhọc hoặc thất thoát công việc.

(7) An toàn trong vận hành được cải thiện

Bất lợi của cơ khí hoá là:

(1) Cần vốn lớn để sở hữu thiết bị

(2) Tăng công tác quản lý máy móc thiết bị

(3) Có nhiều vấn đề đối với công tác đào tạo và giữ đúng công tác vậnhành

(4) Phải cố gắng để giữ vững việc điều khiển cơ khí hoá

Như vậy, cần phải lựa chọn và quản lý tốt các thiết bị để thực hiện thànhcông công tác cơ khí hoá trong xây dựng

1.2.2 Lên khung kế hoạch làm đất.

Nhìn chung, đầu tiên qui trình của kế hoạch làm đất được phác thảo toàn bộquá trình cho đến thời gian hoàn thành, và kết thúc bằng việc điều chỉnh kế hoạch,phác thảo tuỳ theo điều kiện của một vài quá trình

Đối với công tác làm đường, kế hoạch làm đất được thực hiện theo các quitrình chung như sau:

(1) Nắm được đặc tính của công việc và điều kiện hiện trường theo các tàiliệu thiết kế và kết quả khảo sát hiện trường

(2) Tính toán được khối lượng đất phân phối hợp lý dựa trên diện tích đào,đắp và khối lượng công việc v.v

(3) Quyết định được khối lượng công tác hợp lý trên cơ sở tính toán đếnlượng đất phân phối và mối liên hệ với các kết cấu khác, công việc khác

Kiểm tra mối liên hệ của từng quá trình công tác chính

(4) Lựa chọn phương pháp thi công và thiết bị cho các qui trình thi côngchính

Lập dự toán chi phí thi công và so sánh với các phương pháp thi công kháckhi lựa chọn phương pháp thi công

(5) Tính toán khoảng thời gian của các giai đoạn thi công trong cả qúa trìnhthi công, tiếp theo phải điều chỉnh một số giai đoạn thi công sao cho chúng nằmđúng trong khoảng thời gian qui định và cuối cùng ta hoàn chỉnh cả quá trình thicông.

(6) Thêm vào các quá trình thi công phụ và lập kế hoạch tổng thể

(7) Xem sửa đổi và điều chỉnh các chi tiết của kế hoạch, xét tổng thể vàhoàn thành kế hoạch này

Lập biểu đồ lịch trình kế hoạch thi công để sử dụng cho công tác điều khiểnthi công

1.2.3 Lựa chọn thiết bị làm đất

Công tác làm đất thường phải lựa chọn rất nhiều về Phương pháp thi công.Điều đó có nghĩa là phải tính toán đến rất nhiều yếu tố như điều kiện đất, khu vựcthi công, khoảng cách vận chuyển, khối lượng thi công, điều kiện thời tiết khi thicông v.v… sau đó mới lựa chọn thiết bị làm đất

Các loại công việc

Bảng 1.1

Dọn mặt bằng Máy ủi, máy san, máy cào, máy xúc gầu

ngượcĐào đất Máy xúc gầu ngược, máy ủi có lắp xới,

máy phá đá

Đào và chất tải Máy xúc bánh xích

Đào và vận chuyển Máy ủi, máy cạp, may san

Vận chuyển đất Máy ủi, xe tải, băng tải, may san

Đầm đất Lu bánh lốp , lu bánh thép, lu rung,

lu đầm, máy đầm rung , máy đầm

Thi công đường đá răm Máy san

1.2.4 Hiệu quả của việc sử dụng thiết bị phổ thông và tiêu chuẩn

Nhìn chung, các máy móc thiết bị có công suất lớn thì sẽ có chi phí thi côngthấp Tuy nhiên lại không thường xuyên sử dụng hết khả năng của các máy móccông suất lớn này

Ngoài ra phải có các chi phí lớn cho việc vận chuyển, tháo lắp chúng vàviệc sửa chữa hoặc máy không làm việc cũng gây ra thất thoát lớn hơn Vì vậy kếtquả sẽ là không kinh tế

Những lý do trên cũng cần phải được tính toán khi chế tạo những thiết bịđặc biệt

Vì vậy nói chung các thiết bị thông thường hoặc tiêu chuẩn hầu hết đềumang lại lợi ích cao hơn cả về mặt kinh tế và kỹ thuật

Các lý do để sử dụng các thiết bị thông thường hoặc tiêu chuẩn là:

1 Có được chúng dễ hơn và nhanh hơn

2 Có thể sử dụng chúng một cách hiệu quả không chỉ cho một công trình

3 Các phụ tùng để sửa chữa và thay thế dễ mua và kinh tế

4 Khi không sử dụng nữa chúng có thể dễ dàng được thanh lý với giá phảichăng

1.3 Giới thiệu về máy san:

- Đào đắp nền đường thấp, ít dốc.

- Đào cỏ, xới đất (dùng bộ răng sới) hoặc ủi đất (bằng bộ lưỡi ủi)

- San ủi, trộn cấp phối, đá răm, sỏi, cát

- Đào rãnh thoát nước, bạt ta luy

Với máy san thì chức năng đào đất, ủi đất yếu hơn máy ủi và máy đào, do đóđối tượng thi công chính của máy là đất loại I, II, III Nhưng chủ yếu chỉ là đất loại

I và loại II Cự ly san đất hiệu quả nhất phải lớn hơn 500m, còn khi ủi đất cự ly làmviệc của máy không nên vượt quá 30m

1.3.2 Phân loại máy san:

Máy san được phân loại theo khả năng di chuyển gồm máy san không tựhành và máy san tự hành

+ Máy san không tự hành ngày nay không sử dụng

+ Máy san tự hành có các thiết bị điều chỉnh bộ công tác bằng cơ khí hoặcthủy lực và nó được sử dụng nhiều vì có tính cơ động cao (gần như ô tô) và nhất làlưỡi san có những thao tác linh hoạt thích hợp với các điều kiện làm việc và theo ýmuốn của người điều khiển

+ Trong máy san tự hành được phân loại theo công suất của động cơ và trọnglượng của máy:

- Loại nhẹ có công suất động cơ khoảng 63 mã lực và có trọng lượng máykhoảng 9 tấn

- Loại trung bình tới 100 mã lực và nặng 13 tấn

- Loại nặng có công suất 160 mã lực: 19 tấn

- Loại rất nặng - trên 160 mã lực: 19 tấn

Ngày nay loại máy san tự hành điều khiển bằng thủy lực rất phù hợp với cáccông trình xây dựng, giao thông, thủy lợi Loại máy này có những ưu điểm so vớiloại truyền động cơ khí ở chỗ cho tính cơ động cao, điều khiển chính xác, linh hoạt,kết cấu gọn, trọng lượng nhỏ, năng suất các điều kiện khác nhau hoàn toàn như

nhau Một số máy san hiện đại đã được cải thiện trang bị hệ thống truyền động thủylực trong cơ cấu di chuyển, do vậy đã cải thiện được tính năng hoạt động của máy.

Ở những công trình có khối lượng san lớn với nhiều loại đất khác nhau nếu sử dụngmáy san gắn bộ răng xới thì hiệu quả sử dụng cao Ngược lại để thích hợp vớinhững công trình có công tác thi công nền móng phức tạp, đa dạng như vừa đàođắp, vừa san ủi thì máy san lại lắp thêm bộ công tác ủi ở phía trước Nói chung đểphù hợp với các loại công việc và điều kiện thi công nên có các trang thiết bị đồngthời như: san, ủi, xới

1.3.3 Cấu tạo chung của máy san:

Hình dáng chung của máy san ( trong bản vẽ tổng thể ): Đầu máy và buồngđiều khển đặt ở phía sau Máy được trang bị bộ di chuyển bánh hơi Hai trục bánhphía sau được nhận động lực từ động cơ thông qua bộ truyền động cơ khí hoặc thủylực trung gian, hai bánh trước làm nhiệm vụ dẫn hướng và thường được cấu tạo saocho có thể điều khiển được mặt phẳng bánh nghiêng góc khác H/2 so với mặt nền.Nhờ vậy máy có thể làm việc ổn định ngay cả trên sườn dốc Đầu máy phía sau và

hệ thống bánh phía trước được liên kết với nhau bằng khung chính, trên khungchính gá các bộ công tác và bộ phận điều khiển nó Bộ phận chính của thiết bị côngtác là lưỡi san, lưỡi san làm việc linh hoạt hơn lưỡi ủi Từ buồng lái thông qua hệthống thủy lực để điều khiển các động tác sau:

- Nâng hạ lưỡi san

- Đưa lưỡi san sang hai bên của máy

- Quay lưỡi để có góc san  ( góc chiều dọc so với trục máy )

- Dúi lệch một đầu lưỡi san xuống nền ( bên phải hoặc trái )

Sơ đồ cấu tạo của máy san:

Hình 1.1 sơ đồ cấu tạo tổng thể của máy san tự hành

1 – Hàng lưỡi xới ; 2 – Xi lanh kéo đẩy ; 3, 6 –Trục lái hướng ; 4– Khung đẩy ; 5 - Đôi xilanh nâng hạ lưỡi san ; 7 – Ca bin ; 8 - Đầu máy ; 9 – Bánh chủ động ; 10,13 – Hộp giảm tốc ; 11 – Hộp Balance ;

12 – Khớp nối ; 14 – Lưỡi san ; 15 – Mâm xoay ; 16 –Khung nghiêng hạ lưỡi san ; 17 – Khớp cầu ; 18 – Bánh lốp trước( bánh dẫn hướng)

1.3.4 Cấu tạo một số bộ phận của máy san:

a) Động cơ: Động cơ được đặt ở phía sau gồm có:

b) Khung chính: Khung chính là bộ phận chịu đựng mọi sự kích thích như: sức oằn,

sức vặn và dùng để lắp ghép các chi tiết với nhau

Có hai loại khung chính là loại làm bằng thép ống và loại làm bằng thép hộp,tuy nhiên cả hai loại này đều làm việc tốt

Khung chính thường là khung chính cứng nhưng hiện nay để tiện cho việc dichuyển vào đường cong có bán kính nhỏ và thi công ở những địa hình phức tạp đòihỏi kỹ thuật cao, người ta đã chế tạo ra loại máy san có khung mềm để đáp ứng chomọi địa hình thi công và di chuyển máy

Cấu tạo khung chính:

Hình 1.2 Cấu tạo khung chính

+ Khung kéo hình chữ "Y" làm bằng thép hộp.

+ Loại khung kéo hình chữ "T" làm bằng thép ống

Trong đó: loại chữ "Y" chắc chắn vì có 4 điểm lắp ghép với mâm quay cònloại chữ "T" có lợi là quan sát lưỡi san rõ hơn

d) Mâm quay và lưỡi

Mâm quay làm khung di động cho lưỡi san, nhờ có nó mà lưỡi san đặt đượcnhiều vị trí khác nhau và xoay tròn

Lưỡi được cấu tạo gồm hai phần:

1) Bàn lưỡi

2) Lưỡi cắt

Lưỡi cắt được lắp với bàn lưỡi bằng bu lông đầu chìm, lưỡi cắt có thể chuyển

từ bên này sang bên kia và thay thế khi mòn

- Lưỡi san được lắp với mâm quay bằng tấm tá để điều khiển chỉnh góc cắt

Bộ công tác máy san:

3 2

1

Hình 1.3 Cấu tạo bộ công tác của máy san

1 – lưỡi san; 2 – Mâm quay; 3 – Khung kéo

1.3.5 Một số thao tác của máy san:

a) Quay lưỡi cắt để có góc trong mặt phẳng ngang các góc từ 900  1800

b) Tạo lưỡi san có góc cắt  để cắt đất được sâu

c) Tạo lưỡi nghiêng một bên góc  để bạt ta luy

d) Máy san xới đất:

CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY SAN

TỰ HÀNH, TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC THEO MÁY MẪU

2.1 CHỌN MÁY CƠ SỞ LÀ MÁY CATERPILAR-120M

Máy san caterpilar-120M là do Mỹ chế tạo, loại bánh hơi, kiểu 1x2x3, tức là:

Tốc độ động cơ khi không tải 2000 Vòng/phút

Mô men xoắn lớn nhất 859 N.m

Kiểu bơm thuỷ lực Pít tông hướng trục thay đổi lưu lượng

Áp suất làm việc của hệ thống 24.1 Mpa

Khoảng lệch sang phải của lưỡi san 1905 mm

Khoảng lệch sang trái của lưỡi san 1742 mm

2.2 Xác định các thông số cơ bản của máy san và bàn san:

2.2.1 Xác định các thông số cơ bản của bàn san:

Chiều cao của bàn san H được xác định bằng phương pháp dựng hình dựa vào

diện tích tiết diện của phôi cắt F sau một lần san và góc chảy tự nhiên của đất

Gb- trọng lượng bám của máy san

G- trọng lượng chung của máy san

sau một lần san Quan hệ giữa 3 thông số này được biểu diễn bằng công thức kinhnghiệm:

H: Chiều cao lưỡi san

 - Góc cắt đất của dao cắt, phụ thuộc tính chất công việc

Bảng giá trị góc cắt của dao cắt phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất

δo 50 ¿ 55 40 ¿ 45 35 ¿ 40 30 ¿ 35 25Góc cắt hợp lý nhất của dao cắt đất trong máy san thường là  = (35 ¿ 40)0 Chọn  = 400

Hình 2.1 Sơ đồ biểu diễn các thông số cơ bản của bàn san

2.2.2 Xác định các thông số cơ bản của máy san:

a) Xác định các kích thước cơ bản của máy san:

D

Hình 2.2 Sơ đồ biểu diễn các kích thước cơ bản của máy san

 Khoảng cách Lo’ giữa trục bánh xe trước và đường tâm balăng cân bằngcủa các bánh xe chủ động ở máy san ba trục phải đảm bao sao cho bàn san có thểquay toàn vòng trong mặt phẳng ngang Để thỏa mãn điều đó, khoảng cách nhỏ nhất

Lo min giữa trục của bánh xe trước và trục các bánh xe sau được xác định theo côngthức:

Lo min = D + √ L2− B02+2 Δ

D - đường kính bánh xe, D = 1000 mm

L – Chiều dài bàn san L = 3668 mm

Δ - Khe hở nhỏ nhất giữ bàn san và các bánh xe khi bàn san quay toàn vòng trong mặt phẳng ngang, thường Δ =50 ¿ 60 mm, Lấy Δ =60 mm

Bo – Khoảng cách giữa hai bánh xe, Bo = 2115 mm

b) Xác định các thông số động học của máy san

Với máy san có công thức trục là 1 ¿ 2 ¿ 3 đang được sử dụng phổ

biến nhất hiện nay thì các thông số động học cơ bản của nó có thể được xácđịnh như sau:

G1 = (0,3 ¿ 0,35)G

=(4228 ÷4933) Kg Lấy G1 = 4228Kg

 Trọng lượng phân bố trên trục sau của máy là G 2

G2 = (0,77 ¿ 1,23)(500 + 58N), Kg

G2 = (0,77 ¿ 1,23)(500 + 58.140)

=( 6637÷10602) KgLấy G2 = 9865 Kg

 Phản lực của đất P 2 theo phương thẳng đứng tác dụng lên dao cắt

Trọng lượng bám của máy san ở trạng thái không làm việc và trong lượngchung của máy có mối quan hệ sau:

Gb = Ko.G.cos α

α - Góc nghiêng so với phương ngang của nặt đất nơi máy san đang làmviệc hoặc di chuyển không tải, thường α = (10 ¿ 15 )độ

Bảng công thức xác định tải trọng phân bố trên trục các bánh xe của máy sanCông thức

trục máy

san

Tải trọng trên các trụckhi có P2

Trọng lượngbám khi không

 Xác định số lần san tối ưu n:

F- Diện tích tiết diên ngang của phôi cắt trong một lần san

F= 0,134 m2=1340 cm2

k- Hệ số lực cản đào tính toán, thường k= (20- 24) N/cm2

Ko- Hệ số phân bố trọng lượng bám, Ko= 0,7

ϕ - Hệ số bám của các bánh xe chủ động với mặt đất,

ϕ = 0,45- 0,55

G- Trọng lượng của máy san, N

2.3 Tổng trở lực cản của máy san khi san đất:

Khi san đất, máy san muốn di chuyển được thì phải thỏa mãn điều kiện cần

và đủ là:

∑ W ≤ Pk≤ Pbam

Trong đó:

∑ W - Tổng các lực cản tác dụng lên máy san khi san đất;

Pk - Lực kéo tiếp tuyến của máy san khi san đất;

Pbam - Lực bám của các bánh xe chủ động với mặt đất;

Ta đi xác định các lực cản tác dụng lên máy khi san đất:

2.3.1 Lực cản cắt đất W1:

W1 = k L h

Trong đó:

k – Lực cản cắt riêng, phụ thuộc vào cấp đất

Với đất cấp I thì k= 70 kN/m2, với đất cấp II thi k= 110 kN/m2

L- Chiều dài bàn san, L= 3668 mm = 3,668 m

L, H- Chiều dài và chiều cao bàn san, m

γ - Góc chảy tự nhiên của đất ở trước bàn san,

Khi đất cuộn lên phía trên bàn san, sẽ tạo ra lực ma sát giữa đất và bàn san.

Đó chính là lực cản W3, được xác định theo công thức:

2.3.4 Lực cản do đất trượt dọc bàn bàn san tạo ra W4

Khi máy san làm việc, do bàn san quay trong mặt phẳng ngang và đặtnghiêng một góc α so với phương di chuyển của máy nên đất sẽ trượt dọc bànsan Việc đó sẽ tạo ra lực ma sát giữa đất và bàn san, được tính theo công thức:

W4 = μ1 μ2 Gd

W4 =0,45 0,6 0,59 15 = 2,38 kN

2.3.5 Lực cản di chuyển máy W5

W5 = G(f ± i)

G – Trọng lượng toàn bộ của máy

f- hệ số cản lăn của các bánh xe, f = 0,08

i – Độ dốc của nền đất nơi máy đang làm việc, i = tg120 =0,21

∑ W = ¿ ¿ (101+7,17+3,05)Sin30 0

2,367

∑ W = ¿ ¿ 60,03 kN

2.4 Xác định công suất của máy san:

2.4.1 Xác định công suất của máy khi san đất:

Ns =

Pk v 1000( 1− δ ) η , KW

Trong đó:

Pk – Lực kéo tiếp tuyến, Pk = ∑ W = ¿ ¿ 60,03 kN = 60030 N

v - Vận tốc di chuyển của máy khi san đất, thường v = 1,0 ¿ 1,5 m/s

δ - Hệ số trượt trơn của cơ cấu di chuyển khi san đất,

2.4.2 Xác định công suất của máy san trong quá trình di chuyển

- Công suất của máy trong quá trình di chuyển:

Vậy chọn động cơ diezel có công suất 140 mã lực( 103KW ) có các thông

2.5 Năng suất máy san:

Năng suất của máy san được tính theo hai trường hợp:

V - Thể tích hình học của đất tích trước lưỡi san tính cho một hànhtrình công tác, m3

V = L h2 / 2 Kd

Kd - Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ dốc địa hình

Góc lên dốc từ 50  100  Kd = 0,67  0,5Chọn Kd = 0,67

Góc xuống dốc từ 50  100  Kd = 1,33  1,94Chọn Kd = 1,68

kt - Hệ số sử dụng máy theo thời gian:

kt = 0,8  0,95Chọn kt = 0,9

kx - Hệ số xới của đất

kx = 1,1  1,4Chọn kx = 1,3

T - Thời gian 1 chu kỳ công tác (giây)

T = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6 + t7

t1 - Thời gian cắt và chuyển đất

t2 - Thời gian đi trở về

t3, t4 - Thời gian nâng hạ lưỡi san  1  2s

t5, t6 - Thời gian ở cuối hành trình công tác

t7 - Thời gian thay đổi số, t7 = 4  5s

l - Chiều dài quãng đường san [m].

b - Chiều rộng phần trùng lặp giữa hai lần san

b = 0,5m

n - Số lần máy san đi lại một chỗ khi san

n = 1 hoặc 2

 - Tốc độ di chuyển máy khi làm việc

 = 0,8  1 m/h

tg - Thời gian quay máy [s]

Chương III TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA MÁY SAN

3.1 Tính toán các thông số cơ bản của máy san

Máy san caterpilar-120M là do Mỹ chế tạo, loại bánh hơi, kiểu 1x2x3, tức là:

+ Công suất động cơ: 103 KW

+ Kích thước lưỡi san:

Vậy PK = 0,45 9865 = 4439,25 kG = 44,3925 KN

Mặt khác: PK = K1 F

K1: Hệ số cản cắtF: Diện tích lát cắt( tiết diện vỏ bào tối đa)

Hình3.1 Sơ đồ các lực tác dụng lên máy san

3.2 Tính toán các lực tác dụng lên máy san

Khi làm việc, máy san chịu tác dụng của các lực sau:

Trọng lượng máy san G; Lực vòng trên bánh chủ động PK; Phản lực đất tácdụng lên bánh xe R1, R2; Lực cản lăn( di chuyển ) F1, F2; Lực phản bên S1, S2 cóphương dọc trục bánh xe và lực cản đào ⃗ P=⃗ P01+⃗ P02 .

Để xác định các lực trên, ta giả sử:

Trọng lượng máy G đặt tại trọng tâm có tọa độ XG

XG = l2 = 0,7L0 Với L0 là chiều dài giữa hai trục bánh trứoc và bánh sau củamáy san caterpilar-120M (hình vẽ)

- Hệ số cản lăn của các bánh như nhau f = 0,07 - 0,1

- Phản lực của đất tác dụng lên bánh xe R1, R2 được đưa về giao điểm củamặt phẳng ngang và mặt phẳng đứng đi qua tâm bánh xe

Lúc này xuất hiện MC = MC1 + 2MC2 = (R1 + 2R2)a

Với a = f r = 0,08 500 = 40 mmTrong thực tế MC nhỏ nên coi như MC = 0

Vậy ta có sơ đồ lực tác dụng lên máy san

a: độ dịch chuyển điểm đặt của nền, a = 40 mm = 0,04 m

S1=P sin δ(L+2 l0cos ϕ)−P cos ϕ(2 l1−l3sin δ)

3.3 Tính toán các lực tác dụng lên khung chính của máy san

Khung chính của máy san được dùng để đỡ hầu hết các bộ phận chủ yếu củamáy Do đó khung chính chịu tải trọng rất lớn do trọnh lượng của máy và các phảnlực của mặt đất khi máy làm việc gây nên

Khung chính thường gồm 2 phần: phần trước dùng để treo thiết bị làm việc

và các xi lanh thủy lực điều khiển bàn san Phần sau để đặt cabin, động cơ chínhcủa máy, li hợp, hộp số và các cơ cấu điều khiển thiết bị làm việc như bơm dầu,thùng chứa dầu và hệ thống van phân phối dầu đến các xi lanh công tác

Khung chính của máy chịu tất cả các lực tác dụng vào máy và nó chịu xoắn,vặn, oằn, do đó ta tính toán khung chính tại hai vị trí mà máy chịu lực lớn nhất.

Phần trước và sau của khung chính được liên kêt với nhau bằng hàn (với cácmáy san loại nhẹ) hoặc bằng khớp xoay (với các máy san loại trung bình và nặng)

Để xác định lực tác dụng lên khung chính của máy san cần khảo sát hai vị trílàm việc cơ bản của máy:

 Vị trí thứ nhất: Máy san chịu tác dụng của các lực cơ bản trong điềukiện làm việc bình thường Tải trọng tác dụng lên máy san là tải trọng thườngxuyên (trong đó có kể cả lực quán tính)

 Vị trí thứ hai: Máy san chịu tải trọng ngẫu nhiên (tải trọng động) do daocắt của bàn san gặp chướng ngại vật gây nên trong khi máy làm việc

3.3.1 Vị trí thứ nhất:

Sơ đồ tính toán như hình 3.3 với các điều kiện tính toán như sau:

Bàn san cắt đất bằng dao cạnh tại mép ngoài cùng của dao và chịu tác dụngtải trọng lớn nhất ở cuối quá trình cắt, khi đó các bánh xe phía trước bị nâng lênkhỏi mặt đất và được tựa tại mép rãnh đào, các bánh sau bị quay trơn tại chỗ Máysan bị nghiêng một góc so với phương ngang  = 12 - 160

Sơ đồ lực tác dụng vào máy ở vị trí thứ nhất

Các phản lực tác dụng lên máy san tại các điểm sau (Như trên hình 3.3)

Tại điểm O – mép ngoài của dao cắt có phản lực đất Rx, Ry và Rz.

Tại điểm O2 và O1 Hình chiếu của trục tâm balăng cân bằng (Bộ phận treo

cân bằng của cầu chủ động) xuống bề mặt đất, có các lực tác dụng: Z1 và Z2 theophương thẳng đứng Các lực X1, X2, Y1, Y2 trong mặt phẳng nằm ngang.

Tại điểm O3 - Điểm tiếp xúc giữa bánh xe trước và mép đào có phản lựcngang Y3

Gcos - Có phương vuông góc với bề mặt tựa của máy

Gsin - Có phương song song với bề mặt tựa của máy

Lực quán tính Pj xuất hiện khi máy san chuyển động có gia tốc Lực Pj cóđiểm đặt tại trọng tâm của máy và có trị số là:

Pj = (kđ - 1) ϕmax G2

Hay: Pj = (kđ - 1) ϕmax koG

Trong đó:

ϕmax - Hệ số bám lớn nhất, thường ϕmax = 0,7 – 0,85 Lấy ϕmax = 0,8

G2 – Trọng lượng máy san phân ra các cầu chủ động hay còn gọi là trọng

lượng bám của máy san, G2 = 9865 Kg