Đồ án tốt nghiệp tính toán thiết kế cải tiến bộ công tác máy đào gầu nghịch PC200

Đây là bản trình bày tính toán thiết kế cái tiến bộ công tác máy đào gầu nghịch PC200 của Komatsu.Tài liệu sẽ giúp sinh viên cơ khí nói riêng cũng như ngành kỹ thuật nói chung có cái nhìn tổng quát cũng như hiểu biết tới máy móc,đặc biệt là dòng máy đào Komatsu.Mong rằng tài liệu sẽ góp 1 phần cho sự hiểu biết của các bạn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẢI TIẾN BỘ CÔNG TÁC MÁY ĐÀO GẦU NGHỊCH PC200 CỦA KOMATSU. Gvhd : PGS.TS Nguyễn Đăng Cường Svth : Phùng Văn Ngọc LỜI NÓI ĐẦU +) Hiện nay đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước việc cơ giới hoá trong các công trình xây dựng cơ bản là rất quan trọng và ngày càng diển ra mạnh mẽ. Cơ giới hoá rút ngắn thời gian thi công, giảm nhân lực và mang lại hiệu quả công việc rất cao. Trong các công trình xây dựng nói chung và thuỷ lợi nói riêng công tác đất chiếm phần lớn công việc, cơ gới hoá công tác đất cũng đang diễn ra với tốc độ cao trong đó máy đào giữ vai trò chủ đạo. Công việc chủ yếu của máy đào là đào và vận chuyển đất, đó khâu đầu tiên trong dây chuyền thi công. Nếu máy đào làm việc hiệu quả thì năng suất tổ máy tăng và ngược lại nếu máy đào làm việc kém hiệu quả thì dẩn đến năng suất tổ máy giảm, điều này làm giảm tiến độ thi công +) Trên thực tế các chủng loại máy đào được sử dụng trong các công trình xây dựng là rất phong phú và đa dạng, các loại máy đào được nhập từ các nước tư bản trên thế giới với nhiều chủng loại kích thước và các tính năng ưu việt khác nhau. Tuy nhiên trong quá trình sử dụng máy do không nắm vững các kỷ thuật vận hành, bảo dưỡng và sữa chữa nên không thể tránh khỏi sự hỏng hóc các hệ thống, các bộ phận. Bộ công tác của máy đào cũng không tránh khỏi vấn đề này do điều kiện làm việc khắc nhiệt tiếp xúc với đất bùn, chịu ma sát và sự va đập. Bộ công tác nếu nhập ngoại thì rất đắt, do đó nghiên cứu thiết kế bộ công tác sẽ đem lại lợi nhuận về kinh tế rất nhiều. Mặt khác đối với điều kiện của đất nước ta hầu hết thi công các công trình nhỏ và vừa nhưng đôi khi với những loại đất nhẹ ta cần sử dụng bộ công tác có dung tích gầu lớn để tăng năng suất cũng có trường hợp do điều kiện địa hình di chuyển khó khăn nên ta không thể cho máy đào tiến lại gần được vì vây đòi hỏi máy có tầm vươn xa để đào và vận chuyển đất một cách dễ dàng còn khi ta đào các loại đất rắn thì lực cản cắt lớn yêu cầu phải có môn men lớn vì vậy cánh tay đòn phải ngắn lại Do đó việc tiến hành thiết kế chế tạo bộ công tác là hoàn toàn có thể. Chính vì các lý do này mà việc nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ công tác là rất cần thiết. Do đó em đã được giao đề tài đồ án tốt nghiệp: "Tính toán thiết kế cải tiến bộ công tác máy đào gầu nghịch PC200 của KOMATSU " với dung tích gầu 0,6 m3. Nội dung thuyết minh đồ án được tiến hành với trình tự sau: * Chương 1: Tổng quan về máy đào gầu nghịch và máy đào PC200. * Chương 2: Tính toán thiết kế bộ công tác có dung tích gầu q= 0,6 m3. * Chương 3: Hệ thống thuỷ lực điều khiển bộ công tác. * Kết luận và những kiến nghị CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÀO GẦU NGHỊCH VÀ MÁY ĐÀO PC200 CỦA KOMATSU 1.1. Máy đào gầu nghịch và tình hình sử dụng ở Việt nam. 1.1.1. Máy đào gầu nghịch. + Nhìn chung công nghiệp chế tạo máy xây dựng so với nền công nghiệp chế tạo máy thì còn non trẻ, thực tế máy làm đất ra đời từ thế kỷ thứ XIX, khi xuất hiện và dùng rộng rãi máy hơi nước.  + Trải qua nhiều giai đoạn phát triển, các loại máy xây dựng nói chung và máy đào nói riêng đã có những thay đổi rất nhiều theo hướng hiện đại và tiện dụng hơn. Các loại máy đào ngày nay có cấu tạo hiện đại nhằm giúp người điều khiển vận hành máy được dễ dàng hơn năng suất đào đắp được nâng cao.  Cấu tạo của máy đào gầu sấp (gầu nghịch) có bộ di chuyển xích bao gồm các bộ phận chính được thể hiện trong hình: Hình 1-1: Cấu tạo chung máy đào thuỷ lực gầu sấp 1- Xích di chuyển, 2- Máy cơ sở, 3- Cần, 4- Xi lanh nâng cần, 5- Xi lanh tay gầu, 6- Tay gầu, 7- Xi lanh quay gầu, 8- Gầu Nguyên lý làm việc của máy đào gầu nghịch. Loại này đào đất thấp hơn mặt bằng máy đứng. Có thể dùng để đào kênh mương rãnh đặt đường ống, nạo vét cửa cống, đào giao thông hào, hố móng, khai thác vật liệu, Xilanh 4 nâng cần đảm bảo độ nghiêng thích hợp, co xilanh 5 thực hiện việc duỗi gầu, kết hợp hạ cần bằng xilanh 4 để đặt gầu vào vị trí cắt đất. Duỗi xilanh 4, nâng gầu, thực hiện việc cắt đất. Khi gầu đầy đất, cũng là lúc gầu lên tới miệng hố đào, kết hợp các xilanh 4 và 5 nâng gầu lên đến một độ cao nào đó, kết hợp quay đến vị trí đổ. Thu các xilanh 5 và 7, quay gầu duỗi ra đất được đổ qua miệng gầu. 1.1.2. Tình hình sử dụng máy làm đất ở Việt Nam. Ở Việt Nam, vào những năm 60 của thế kỷ trước, miền Bắc đã nhập các loại máy làm đất mà chủ yếu là máy đào để xây dựng các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, giao thông, khai thác mỏ. Trong giai đoạn này công việc xây dựng lại đất nước bắt đầu phát triển, do đó công việc bốc xúc vật liệu với khối lượng lớn đòi hỏi phải cơ giới hoá. Hiện nay nước ta có rất nhiều các loại máy phục vụ công tác làm đất được nhập từ các nước tư bản như: Nhật, ý, Thụy Điển, Pháp. Ví dụ: như các loại máy đào Caterpillar , Volvo, Komatsu, Kobelco, Hitachi, Fiat chế tạo được nhập vào nước ta để thi công các công trình như nhà máy ximăng Hoàng Thạch, hồ thuỷ lợi Dầu Tiếng, Thuỷ điện Trị An, và các công việc bốc xúc trong khai thác mỏ lộ thiên ở Quảng Ninh. Một số hình ảnh về cải tiến bộ công tác máy đào 1.2. Tìm hiểu về máy đào PC200 1.2.1. Giới thiệu về máy đào PC200 của Nhật. + Komatsu là một tập đoàn chuyên sản xuất máy xây dựng có uy tín trên thế giới đặc biệt là các loại máy làm công tác đất. + Là một công ty của Nhật nên Komatsu hiểu rõ những tính chất về địa lý, địa chất cũng như môi trường của các nước Châu á, do đó các 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 ở Việt Nam nói riêng. + Trong các loại máy của Komatsu được sử dụng ở Việt Nam ta thấy chủ yếu là các dòng máy PC trong đó PC200 được sử dụng rất rộng rãi, do có kích thước phù hợp đồng thời giá thành mua vào của máy không quá cao nên PC 200 được sử dụng nhiều ở Việt Nam . Do PC200 được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam nên việc sửa chữa, hoặc thay thế những phần hư hỏng của máy nếu được thực hiện bằng các cơ sở trong nước thì giá thành sẽ giảm đi đáng kể. + Một số hình ảnh về loại máy đào PC200: Các thông sô chính của bộ công tác.  a. Kích thước của cần.  Theo khảo sát và các tài liệu về máy đào Komatsu PC200 thì các kích thước và trọng lượng cơ bản của bộ công tác như sau:  Trong đó: A1 = 5725 (mm); A2 = 2515 (mm);  A3 = 3600 (mm); A4 = 3078 (mm);  Khối lượng của cần là: Gc = 1408 (kg) = 13,81 (KN).  Khối lượng của xilanh cần: Gxc = 172 x 2 (kg) = 3,37 (KN). [...]... ta đi tính toán bộ công tác mới có tính năng làm việc đa dạng phù hợp với các công việc khác nhau, đối với máy Komatsu PC200 dung tích gầu nằm trong khoảng sau 0,45 < q < 1,15 cho nên ta có thể thay thế các bộ công tác khác nhau với dung tích gầu nằm trong khoảng cho phép: CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN BỘ CÔNG TÁC VỚI DUNG TÍCH GẦU 0,6M3 2.1 Xác định thông số hình học của toàn tay gầu mới  Để xác định sơ bộ các... dưới dạng thử dần cho kết quả dưới dây: L = 4,93 (m) Với tay gầu mới gồm 2bộ phận : + Bộ phận cố định + Bộ phận di động 2.2 Tính toán thiết kế gầu Bề rộng gầu: B = 0,93 (m) - Chiều dài gầu: H = 1,01 (m) - Chiều cao gầu kể cả răng gầu: L = 1,1 (m) - Chiều cao không kể răng: l = 0,81 (m) - Bán kính cong đáy lòng gầu: R2 = 0,565 (m); R1 = 0,365 (m); - Bề dày thành gầu, tính theo công thức kinh nghiệm... 400 (mm); R2 = 800 (mm) Chiều rộng lòng gầu: 1000 (mm) Khối lượng của gầu: Gg = 628 (kg) = 6,16 (KN) Dung tích gầu : q = 0,8 (m3) Khối lượng của xilanh gầu: Gxg = 136 (kg) = 1,33 (KN) A1 A6 A2 A5 A7 1.2.3 Tính các vị trí ổn định của máy cơ sở Để tính toán thiết kế bộ công tác lắp trên máy cơ sở PC200, trước hết ta đi xác định các vị trí tính ổn định của máy cơ sở PC200 Tại các vị trí trên ta sẽ tìm được... Khi gầu ở cuối quá trình đào Gầu vẫn còn cắt đất với chiều dày cắt lớn nhất và răng gầu chịu lực cản đào P1 ở giai đoạn cuối của quá trình đào đất + Vị trí thứ ba Máy đang tiến hành xả đất với vị trí gầu xa nhất, gầu đầy đất, cần hợp với phương ngang góc α1 = 90, tay gầu hợp với phương ngang góc α2 = 250 + Vị trí thứ tư Máy đang tiến hành xả đất trên dốc, góc dốc tính toán a= 12o Qua các vị trí tính toán. .. 20(mm) - Khối lượng gầu: Gg = 4,62 (KN) Từ đó ta thiết kế được gầu như hình vẽ: l L 458,1 H Sau khi thông số hình học của gầu ta đi tính lực tác dụng lên gầu và kiểm tra điều kiện bền của gầu Tính bền răng gầu + Xem lợi lưỡi cắt như một dầm một đầu ngàm, một đầu tự do Để quen thuộc với sơ đồ tính dầm ta quay sơ đồ tính lưỡi cắt như hình vẽ, khi đó ta có biểu đồ nội lực như sau: a t l Mx qy Tính ứng suất... gầu có kích thước như đã chọn Và số răng gầu là: 4 răng 2.3 Tính toán thiết kế tay gầu 2.2.1 Xác định kích thước, khối lượng và các thông số hình học của tay gầu Sxltg R1 z0 Sxltg X0 o2 z0 o2 o3 R2 L X0 o1 n 0 Gg 1467,76 P n o3 P01 P02 Chiều dài tay gầu cố định là L1 = 2930 (mm) Chiều dài tay gầu cố định là L1 = 2710 (mm) R1 Sxltg X0 z0 o2 R2 n P01 n o3 Gg 1467,76 + Tính bền tay gầu Vị trí tính toán. .. Rtg=841,97 Gtg Rg=1643,18 Vị trí thứ hai Kết thúc quá trình đào, cần nghiêng một góc -110 Gg gxc Trôc quay gc gxt o2 1013,66 gc 1310,77 2683,91 2.4 Tính bền chốt Trong bộ công tác mới thiết kế, ta thấy chỉ có chốt giữa tay gầu với cần và chốt giữa tay gầu và gầu là thay đổi về kích thứơc Vì vậy khi tính chốt ta chỉ đi tính 2.4.1 .Tính bền chốt giữa cần và tay gầu 450 P m m P 2 P.L 4 =5,76 P 2 M m-m P... trọng lượng cần máy, tay gầu, gầu, xy lanh cần xy lanh tay gầu và trọng lượng xy lanh gầu + P0- Lực cản đào lớn nhất do chướng ngại vật sinh ra tại răng gầu: P0 = P1.kđ (2-14a) - [II] kđ - Hệ số tải trọng động, chọn: kđ = 1,3 P1 - Lực cản đào tiếp tuyến của đất tác dụng lên răng gầu, tính theo công thức Dombrpxki: P1 = k.b.Cmax (1); (5-15) - [I] k - Lực cản đào riêng hay hệ số lực cản đào, (KN/cm2) +... khớp chân cần Giá trị mô men đó phải được giữ nguyên khi lắp bộ công tác có dung tích gầu 0,6 m3 Các vị trí tính toán sẽ được trình bày dưới đây            1.2.3.1 Vị trí thứ nhất Máy đang thực hiện quá trình đào đất, tại một vị trí trên khoang đào thì gầu gặp phải chướng ngại vật M01: - Mô men đối với chân cần được xác định theo công thức: M01 = Gc.Rc + Gt.Rt+ Gg.Rg+ P01.Rp +Gxc.Rxc + Gxt.Rxt+... số ta dựa vào luật đồng dạng về kích thước , trọng lượng , công suất , dung tích gầu , lực …  A : thông số hình học G : thông số trọng lượng P : thông số lực q : dung tích gầu Xác định các thông số mới : Cần không đổi : 5,725 (m) Gầu : 0,6 (m3)       + Tính toán thong số hình học của tay gầu + Để máy làm việc được ổn định thì tổng mô men đối với tâm máy không đổi + Theo luật đồng dạng ta có Giải . TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẢI TIẾN BỘ CÔNG TÁC MÁY ĐÀO GẦU NGHỊCH PC200 CỦA KOMATSU. Gvhd : PGS.TS Nguyễn Đăng Cường . kế cải tiến bộ công tác máy đào gầu nghịch PC200 của KOMATSU " với dung tích gầu 0,6 m3. Nội dung thuyết minh đồ án được tiến hành với trình tự sau: * Chương 1: Tổng quan về máy đào gầu. TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÀO GẦU NGHỊCH VÀ MÁY ĐÀO PC200 CỦA KOMATSU 1.1. Máy đào gầu nghịch và tình hình sử dụng ở Việt nam. 1.1.1. Máy đào gầu nghịch. + Nhìn chung công nghiệp chế tạo máy xây dựng