Thiết kế bộ công tác máy đào CAT320D nối dài tay gầu theo phương pháp nối cứng

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 vàthuỷ lợi nói riêng công tác đất chiếm phần lớn côn

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đấtnước việc cơ giới hoá trong các công trình xây dung cơ bản là rất quan trọng vàngày 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 vàthuỷ lợi nói riêng công tác đất chiếm phần lớn công việc, cơ gới hoá công tác đấtcũng đang diễn ra với tốc độ cao trong đó máy đào giữ vai trò chủ đạo Công việcchủ yếu của máy đào là đào và vận chuyển đất, đó khâu đầu tiên trong dây chuyềnthi công Nếu máy đào làm việc hiệu quả thì năng suất tổ máy tăng và ngược lại nếumáy đào làm việc kém hiệu quả thì dẩn đến năng suất tổ máy giảm, điều này làmgiảm tiến độ thi công

Trên thực tế các chủng loại máy đào được sử dụng trong các công trình xâydựng là rất phong phú và đa dạng, các loại máy đào được nhập từ các nước tư bảntrên 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 bộphận Bộ công tác của máy đào cũng không tránh khỏi vấn đề này do điều kiện làmviệc 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 tahầu hết thi công các công trình nhỏ và vừa nhưng đôi khi do điều kiện địa hình dichuyển khó khăn nên ta không thể cho máy đào tiến lại gần được vì vây đòi hỏimáy có tầm vươn xa để đào và vận chuyển đất một cách dễ dàng Chính vì vậy việcthiết kế tay gầu mới nối thêm vào bộ công tác của máy cơ sở là rất cần thiết Mặc dùđất nước ta công nghệ chế tạo, các vật liệu không bằng các nước tư bản, tuy nhiênthiết kế bộ công tác không yêu cầu độ chính cao như chế tạo cơ khí chính xác và vậtliệu cũng không đòi hỏi quá cao 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: Thiết kế bộ

công tác máy đào CAT320D nối dài tay gầu theo phương pháp nối cứng

* Chương 1: Tìm hiểu chung về máy làm đất.

* Chương 2: Tìm hiểu máy đào CAT320D

* Chương 3: Tính toán thiết kế bộ công tác

* Chương 4: Tính toán và chọn xylanh

* Chương 5: kiểm tra ổn định và tính đối trọng

* Chương 6: Tính bền

Em xin chân thành cảm ơn các thầy HỒ SỸ SƠN và các thầy cô trong khoa và bộmôn Máy Xây Dựng đã giúp em trong quá trình hoàn thành đồ án Do thời gian vàkiến thức hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi những sai sót kính mong cácthầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà nội ngày 23tháng 06 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Trần Văn Hùng

CHƯƠNG I TÌM HIỂU CHUNG VỀ MÁY LÀM ĐẤT

1.1 Khái niệm chung về máy làm đất

Máy làm đất là những máy móc,thiết bị được sử dụng để thục hiện các côngtác đất bao gồm các công việc như ,đào đất ,vận chuyển đất ,san đất ,đầm đất Ứng với mỗi loại máy thường được thiết kề dùng vào các công tác đất khácnhau, ngoài ra một số máy được phát triển cải tiền hoạt động đa năng như máy đào

có thể lắp thêm bộ công tác khác để san lấp đất

1.2 1.2 Lịch sử phát triển Máy làm đất.

Công nghiệp chế tạo máy nói chung, máy làm đất nói riêng là nền công nghiệpcòn non trẻ và quá trình phát triển của nó đồng hành với quá trình phát triển của cácngành 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 đoạnchính:

a, 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 khâulàm 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 dụngmáy xúc một gầu q = 0,75 m3 đầu tiên

b, 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 công trình xây dựng giao thông, giao thông đường sắt, xuất hiện máy xúc mộtgầu quay toàn vòng 3600 – chạy trên ray, cùng các loại máy làm đất khác

c, Giai đoạn 3: Từ sau năm 1910

Khâu làm đất trong công tác xây dựng đã được tiến hành cơ giới hoá ở mức độngày càng cao do xuất hiện nhiều loại máy làm đất như: máy xúc đất quay toànvòng 360 độ, di chuyển bằng bánh lốp, bánh xích kể cả máy xúc di chuyển bằngthiết bị tự bước Đồng thời để đáp ứng khối lượng công tác đất ngày càng lớn trongxây dựng cơ bản Nền công nghiệp đã chế tạo nhiều loại máy làm đất có chức năng,công dụng, kết cấu khác nhau

Ở Việt Nam, vào những năm 60 của thế kỷ trước, miền Bắc đã nhập các loạimáy 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 bắtđầu phát triển, do đó công việc bốc xúc vật liệu với khối lượng lớn đòi hỏi phải cơgiới hoá Những năm sau đó là xây dựng các công trình giao thông phục vụ cho việcchi việc chiến trường miền Nam Các máy móc trong thời kỳ này chủ yếu là do Liên

Xô và Trung Quốc tài trợ, cũng như một số nước XHCN khác

Những thập kỷ tiếp theo, tình hình sử dụng máy làm đất ở Việt Nam có nhiềuthay đổi, số lượng và chủng loại tăng lên đáng kể nhằm đáp ứng công việc xây dựngcác công trình thuỷ lợi, thuỷ điện có qui mô ngày càng lớn như thuỷ điện Sông Đà

và các công trình khai thác mỏ ở Quảng Ninh Sau ngày đất nước thống nhất, cácmáy làm đất của các nước tư bản như: Nhật, Ý, Thụy Điển, Pháp bắt đầu có mặt ởnước ta

Ví dụ: như các loại máy do Volvo, Komatsu, Kobelco, Hitachi, Fiat chế tạo

được nhập vào nước ta để thi công các công trình như nhà máy ximăng HoàngThạch, hồ thuỷ lợi Dầu Tiếng, Thuỷ điện Trị An, và các công việc bốc xúc trongkhai thác mỏ lộ thiên ở Quảng Ninh Tuy máy móc của các nước tư bản chế tạo hoạtđộng có hiệu quả hơn nhưng do giá thành đầu tư ban đầu lớn nên thời kỳ này nhiềumáy móc của các nước XHCN cũ vẫn được sử dụng rộng rãi

Đến những năm đầu thập kỷ 90 của thế kỷ trước, cùng với công cuộc đổi mớiđất nước, tình hình sử dụng máy làm đất ở Việt Nam được cải thiện Các công trình

có qui mô lớn, chất lượng đòi hỏi cao, thời gian xây dựng dài người ta đã sử dụngcác tổ máy đồng bộ, hiện đại Trong khi đó ở các công trình nhỏ, thời gian xây dựngngắn vẫn phải dựa trên cơ sở máy móc hiện có của các cơ sở xây dựng và chỉ đầu tưthêm một số thiết bị lẻ để thi công

Cùng với sự phát triển của đất nước, ngày nay các công trình xây dựng đã và đang phát triển một cách nhanh chóng, toàn diện ở nước ta Để có những cơ sở hạ tầng rộng khắp, phục vụ đắc lực cho mọi hoạt động văn hóa - kinh tế - xã hội,

Trong xây dựng cơ bản gồm có : Xây dựng dân dụng, công nghiệp, xây dựnggiao thông, xây dựng thủy lợi, thủy điện… đối tượng thi công đầu tiên có khốilượng công việc lớn phải kể tới là công tác đất Đó là một trong những công việcnặng nhọc và có khối lượng lớn.

Công tác đất rất đa dạng, từ dọn mặt bằng, đào nền móng, đào rãnh thoátnước, vận chuyển, đắp, san bằng và đầm, xây dựng đê đập, hồ chứa, khai thác vậtliệu, khoáng sản …Vì vậy ta thấy vai trò của máy làm đất trong xây dựng là vôcùng quan trọng, không thể thiếu trong mọi công trình xây dựng

Việc dọn mặt bằng có thể thực hiện bằng nhiều loại máy như máy ủi, máyđào gầu ngửa, máy đào gầu xấp.Nếu công việc có khối lượng lớn và khó khăn cóthể mua hoặc thuê các loại bộ công tác hoặc máy dọn mặt bằng chuyên dụng.

Đào nền móng là sử dụng các loại máy đào 1 gầu (thuận, nghịch, dây,ngoạm), máy đào nhiều gầu, máy cạp, ủi để đào, xúc đất dùng ô tô để vận chuyển

và các loại máy đầm chân dê, bánh hơi, đầm chấn động để đầm chặt

Hầu hết việc đào rãnh khô được thực hiện bằng việc sử dụng máy đào gầusấp, máy đào nhiều gầu hoặc các máy đào rãnh dẫn động bằng dây cáp.Trong điềukiện đất đầm lầy, các loại máy đào gầu dây là phù hợp nhất.Máy đào gầu ngoạmđược sử dụng cho các công việc đào rãnh sâu và phức tạp

Người ta có thể phân loại máy làm đất theo chế độ làm việc (liên tục haytheo chu kỳ), theo mức độ cơ động tức là chúng có thể tự hành, kéo theo hay nửakéo theo nhưng chủ yếu thường phân loại theo công dụng của chúng Trong xâydựng thường sử dụng các loại máy làm đất sau :

- Máy đào đất : Có một gầu hay nhiều gầu, dùng để đào xúc đất rồi đổ vào

- Máy đào chuyển đất : Là những máy đào đất rồi gom lại thành đống haychuyển đi và san ra thành từng lớp.

- Máy đầm : Dùng để lèn chặt đất

- Thiết bị gia công đất bằng phương pháp thủy lực : Dùng dòng nước có ápsuất cao để làm xói lở đất, dùng bơm để hút đất lẫn nước đẩy vào đường ống vàchuyển đến nơi đổ

- Máy làm công tác chuẩn bị : Máy xới tơi đất, máy dọn mặt bằng, máy nhổ

rễ cây, bóc bỏ lớp thực vật để khai thác mỏ…

1.4 Xu hướng phát triển máy làm đất

Việt Nam là nước đang phát triển, nền kinh tế có tốc độ tăng trưởng khá caotrong nhiều năm qua.Đặc biệt Việt Nam đang đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đạihóa đất nước để hướng tới một nước công nghiệp vào năm 2020 Do vậy nhu cầu vềđầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng kinh tế, xã hội rất cao

Trong thời gian tới sẽ có nhiều dự án xây dựng lớn, hiện đại như đường caotốc, cầu, đường sắt, bến cảng, thủy điện, nhà ở cao tầng … ở Việt Nam tiếp tụcđược triển khai, đòi hỏi các nhà thầu xây dựng, các đơn vị thi công công trình phảitrang bị đồng bộ các loại máy móc,thiết bị xây dựng tiên tiến, hiện đại mới có thểđáp ứng được nhu cầu phát triển

Trong điều kiện thực tế của nước ta hiện nay trình độ khoa học và công nghệ chếtạo còn hạn chế chưa thể thực hiện việc chế tạo hoàn chỉnh một máy xây dựng và donước ta nhập khẩu rất nhiều các loại máy xây dựng của nhiều hãng sản xuất vànhiều quốc gia khác nhau nên có nhiều tính năng không phù hợp vói điều kiện thực

tế của nước ta

Do ngành công nghiệp cơ khí Việt Nam chưa sản xuất được các loại máy xâydựng hạng nặng nên các nhà thầu xây dựng ở Việt Nam cần trang bị loại máy mócnày vẫn phải nhập khẩu từ nước ngoài như máy đào, máy xúc từ Nhật Bản, HànQuốc, Trung Quốc, Mỹ…

Để phù hợp với điều kiện thực tế làm việc của các máy nàychúng ta có thể

rẻ, nguồn cung dồi dào các chủng loại máy đã qua sử dụng từ các thị trường khiếncác doanh nghiệp dễ dàng hơn trong việc nhập khẩu Cho nên có đến gần 90%lượng máy xây dựng nhập khẩu về Việt Nam là các loại máy đã qua sử dụng.

Hình 1.Một số hình ảnh về cải tiến bộ công tác của máy đào.

Những năm gần đây, cùng với việc không ngừng cải tiến, hoàn thiện vềnguyên lý, kết cấu, người ta còn sử dụng các bộ phận, các máy cơ sở được chế tạotheo tiêu chuẩn, theo mô đun để hòa nhập xu hướng thống nhất hóa, tiêu chuẩn hóa

và vạn năng hóa ngành sản xuất máy làm đất Khối lượng của một số máy làm đấtgiảm nhẹ đi từ 20 – 30% nhưng công suất máy lại tăng lên đến 50 – 80% Côngsuất trang bị trên máy tăng kéo theo hiệu suất làm việc của máy tăng

Qua phân tích tình hình phát triển và sử dụng máy làm đất ở Việt Nam, cóthể thấy bức tranh tổng thể của hoạt động này, xu hướng phát triển và nhu cầu máyxây dựng cũng như máy làm đất ở nước ta ngày càng tăng Trong những năm gầnđây, do sự đòi hỏi của sản xuất, số lượng máy xây dựng được chế tạo với công nghệhiện đại được nhập vào nước ta ngày càng nhiều với sự đa dạng về chủng loại, kích

cỡ Vì thế ngành công nghiệp chế tạo máy Việt Nam cũng phải phấn đấu để cóthương hiệu máy xây dựng của riêng mình, muốn đạt được điều này đòi hỏi phải có

sự nỗ lực của rất nhiều phía: Cơ chế chính sách của Nhà nước, vốn đầu tư, và đặcbiệt là đội ngũ trí thức trẻ, các cán bộ kỹ thuật.

1.5.Khái quát về hãng Caterpillar.

Caterpillar Inc còn được gọi là "CAT", chuyên thiết kế, sản xuất, cung cấp

và bán ra thị trường các sản phẩm máy móc, thiết bị và động cơ, ngoài ra công tycòn cung cấp các dịch vụ về tài chính và bảo hiểm cho khách hàng có nhu cầu trêntoàn thế giới thông qua các đại lý mạng internet Caterpillar là nhà sản xuất lớn nhấttrên thế giới về xây dựng và trang thiết bị khai thác mỏ, động cơ diesel, khí đốt tựnhiên và công nghiệp tua bin khí Với giá trị tài sản hơn 7 tỷ USD, Caterpillar đãđược xếp hạng số một trong ngành công nghiệp của mình và đứng vị trí thứ 44trong năm 2009 của Fortune 500- bảng xếp hạng danh sách 500 công ty lớn nhấtHoa Kỳ theo tổng thu nhập của mỗi công ty Cổ phiếu của Caterpillar là một thànhphần của chỉ số trung bình công nghiệp Dow Jones

Caterpillar Inc có nguồn gốc từ sự hợp nhất năm 1925 của Công ty Sản xuấtHolt và CL Best Tractor Company, tạo ra một thực thể mới,dựa trên công tyCaterpillar Tractor California Năm 1986, công ty được tổ chức lại dưới cái tên hiệntại Caterpillar Inc , trụ sở chính của Caterpillar được đặt tại Peoria, lllinois, Hoa kỳ

Các sản phẩm máy móc thiết bị của Caterpillar được nhận biết bởi nhãn hiệuCaterpillar với màu sơn vàng đặc trưng và logo “CAT”

Caterpillar phân chia sản phẩm, dịch vụ và công nghệ thành ba dòng chínhcủa doanh nghiệp: máy móc, động cơ và các sản phẩm tài chính để bán cho các tổchức tư nhân và chính phủ

Sản phẩm Máy móc

Caterpillar có một danh sách khoảng 400 sản phẩm để mua hàng qua mạnglưới đại lý của nó Caterpillar có các dòng máy kéo: máy đào thuỷ lực , máy xúc lật, máy san, xe tải ,máy ủi, máy kéo nông nghiệp, và các đầu máy xe lửa Sản phẩmmáy móc Caterpillar được sử dụng trong việc xây dựng, đường bộ , khai thác mỏ,lâm nghiệp , năng lượng , vận chuyển và xử lý vật liệu ngành công nghiệp

Động cơ

tải , tàu biển, và máy phát điện khẩn cấp cung cấp nguồn điện phụ tải nhà máy điệnvào giờ cao điểm

Năm 2004, công ty giới thiệu động cơ diesel ACERT vượt quá các tiêuchuẩn khí thải của liên bang Hoa Kỳ Trong năm 2007, Caterpillar đã phát hànhmột thế hệ thứ hai của động cơ ACERT để đáp ứng các tiêu chuẩn về công suấtcũng như tiêu chuẩn về khí thải ra môi trường

Trong tháng mười năm 2010, Caterpillar đã công bố sẽ mua nhà sản xuấtđộng cơ MWM GmbH của Đức với giá 810,000,000 $

Điện tử

Các đơn vị kinh doanh điện tử Caterpillar đã hình thành với thương hiệuCaterpillar Trimble Control Technologies LLC (CTCT), kết quả của sự liên doanhvới Trimble với tỉ lệ vốn là 50:50

Sản phẩm tài chính

Caterpillar cung cấp tài chính và bảo hiểm cho khách hàng thông qua mạnglưới đại lý trên toàn thế giới của nó và tạo ra thu nhập thông qua việc cấp phép củaCaterpillar và CAT nhãn hiệu và logo

Sản phẩm Caterpillar được phân phối đến gần 200 quốc gia thông qua mạnglưới 220 đại lý của Caterpillar trên toàn thế giới Các đại lý của Caterpillar đượchoạt động độc lập với vùng lãnh thổ địa lý độc quyền Đại lý cung cấp sản phẩm,dịch vụ bảo trì và sửa chữa, thiết bị cho thuê, và phân phối các phụ tùng, linh kiện.Một đại lý có trụ sở tại British Colombia, Canada, là nhà phân phối lớn nhất toàncầu của Caterpillar

Tính đến quý I năm 2006, 66% doanh thu Caterpillar thu được từ 63 đại lý

CHƯƠNG II TÌM HIỂU MÁY ĐÀO CAT 320D

2.1 Đặc điểm sản phẩm

Máy đào CAT320D được hang caterpillar kế thừa và phát truyển tự MODELCAT320C máy được cái tiến và ứng dụng nhiều cộng nghệ hiện đại, nhằm giảm khíthải đọc hải tăng đọ tin cậy, làm việc linh hoạt…

CAT 320D máy xúc thủy lực

Dòng D đã được nhà sản xuất cải tiến và tính linh hoạt ACERTtm công nghệlàm việc của quá trình cháy tối ưu hóa và cung cấp quy trình phát thải khí thải thấpvới hiệu năng vượt trội và độ tin cậy đã được chứng minh

Màn hình hiển thị quan sát tối đa ,linh hoạt trong không gian rộng và dễ dàngtrong điều chỉnh đến các thiết bị chuyển mạch Màn hình hiển thị màu sắc đồ họađầy đủ

Cho phép người điều hành dễ nắm bắt thông tin tổng thể máy một cách dễdàng Việc thiết kế và vẽ bằng máy cung cấp một môi trường thuận lợi cho thiêt kế

Máy 320D trang bị động cơ C6.4 dòng ACERT tăng 7% hiệu suất so với3066TA dòng 320 CL ECM của động cơ Adem A4 với modun điều khiển điện tửquản lý phân phối nhiên liệu để có hiệu suất cao nhất được sử dụng trên mỗi lít nhiênliệu Hệ thống quản lý nhiên liệu linh hoạt và để đáp ứng nhu cầu cần thiết trườnghợp khác nhau.Nó theo động cơ nhăm đảm bảo hoạt đông ở hiệu suấtt cao nhất.

Phân phối nhiên liệuTích năng điều khiển điện tử CAT C6.4 chi phối hệ

thống phun nhiên liệu ,tiết kiệm Việc định vị chinh xác nhiệt độ buông cháy tạo ralượng khí thải ít hơn và tối ưu quá trình đốt cháy nhiên liệu tạo ra lực phù hợp tạohiệu quả tiết kiệm nhiên liệu

Bộ xúc tác thủy lực được cung cấp thêm điện và điều khiển chính xác khi vậtliệu dịch chuyển

Cabin làm việc

Máy đào cung cấp cho người điều khiển thấy những trực giác dễ dàng và tạođiều kiện thuận lợi cho việc nhìn thấy xunh quanh đó chính là sự khác biệt củakhoang máy tiện nghi

\Nội thất bên trong đã được thiết kế lại để tăng sự thuận tiện trong khoangmáy để làm giảm sự mệt mỏi của người điều khiển

Bộ ngắt mạch được sử dụng thường xuyên đã được dịch chuyển đến gần mộtcách dễ dàng

Bảng điều khiển và nơi cất đồ đã được thiết kế lại cho tiện lợi hơn.Nhiều vịtrí thuận lợi hơn từ chỗ treo máy hoặc không khí của bộ gia nhiệt.Cung cấp sự tiệnlợi tuyệt hảo

Để nâng cao năng suất và sự tiện lợi của máy móc thì buồng lái bao gồm:đèn, chỗ để đồ uống, dụng cụ bảo dưỡng,kệ để sach…

Có lực cản thấp được thiết kế phù hợp với vị trí của tay và cổ tay nguời láimột cách tự nhiên

Để có sự an toàn tất cả thiết bị điều khiển này nằm trong vị trí hoạt động đểkhởi động chức năng hoạt động của nó

Được thiết kế bằng hệ thống thép mỏng dọc theo phần bên dưới đỉnh củabuồng lái, cải thiện sức cản độ mỏi của dao động.

* Bệ của buồng lái.

Lót cao su được kẹp giữa khung và vỏ buồng lái để làm giảm dao động vàcác mức âm thanh khi nâng buồng lái lên.Tất cả kính được gắn thẳng vào buồng lái

để nhỉn rõ khung cửa

Tăng bệ trụ thanh gạt lên thì người lái nhìn thấy diện tích và đưa ra từng đợttừng loạt

Cửa mái được mở rộng và nhìn thấy rõ hơn và thông gió hơn

Là một màn hình tinh thể lỏng đầy đủ mang đến cho bạn những đặc tính vàhoạt động thiết yếu, tín hiệu trong mọi bối cảnh Tất cả đều là đơn giản để điềuchỉnh và vận hành

Ba loại máy đo trên máy, mức khí đốt, nhiệt độ của dầu thủy lực và nhiệt độlàm mát, được hiển thị ở vùng này

Bố trí trên khoang và điều khiển:

Việc cài đặt và điều khiển máy, lựa chọn công cụ làm việc hoặc theo video.Bảo dưỡng sửa chữa bên trong và tích lũy từng giờ từ lần sửa chữa cuối cùngĐăc tính của máy móc được chỉ định như là tốc độ, nhiệt độ dầu thủylực.Sửa chữa thông tin số máy móc cho việc sửa chữa bên trong, thông tin chuẩnđoán và thông tin liên quan đến phần mềm của máy

* Thông số hiển thị

Thông số máy móc được hiển thị trong vùng này bằng biểu tượng và ngôn ngữ

Hình 2.2 Sơđồ bố trí các cơ cấu của máy đào

10

11

1 Xy lanh thuỷ lực gầu 10 Động cơĐiezel

2 Tay gầu 11 Bàn quay

3 Cần 12 Vòng ổ quay

4 Xy lanh thuỷ lực tay gầu 13 Cơ cấu di chuyển

5 Ống dẫn 14 Khối phân phối thuỷ lực

6 Gầu 15 Bơm thuỷ lực

7 Xy lanh thuỷ lực cần 16 Đối trọng

8 Buồng lái 17 Ca bô

9 Mô tơ thuỷ lực cơ cấu quay 18 Bình nhiên liệu

Máy đào thủy lực CAT 320 D thiết kế để điều khiển điều kiện hoạt độnggiao nhau nhất khi cung cấp giá trị lâu bền

Thành phần của máy móc của kêt cấu và khung gầm có tính bền.Dây xích là nơiđược nhấn mạnh trên máy móc về tính bền trong suốt thơi gian thiết kế và chế tạo

Hơn 95% các kết cấu mối hàn được hàn bởi robot, chúng đạt được sự nângcao của tay về mối hàn và nâng cao sự bảo hộ,độ bên của máy móc

Cấu trúc của máy đào 320 D là sử dụng những tấm thép chuẩn có độ bêncao, một bộ phận bàn quay sẽ cải thiện tính bền và độ tin cậy.Thế hệ ôtô mới đượclàm từ những mẫu định hình, hộp cắt được thiết kế để chống lại độ cong và xoắncủa lực.Cấu trúc của bánh xích được nén trong khuôn theo hình ngũ giác và bổ sung

độ chuẩn, bền dẻo

Xây dựng đặc tính và sửa chữa lâu bền, cần, tay gạt của máy đào khá rộng,được hàn trong két của hộp bộ phận với nguyên liệu đặc, cấu tạo đa bản mỏng và độcăng bề mặt cao

• Lựa chọn liên kết bề mặt

Tầm với của cần cho phép tính linh hoạt và mở rộng nơi làm việc Nó có thểđược trang bị bằng 3 tay gạt liên tục

+ R3.9B1 cho phép tầm với tối đa và đào sâu

+ R2.9B1 làm tốt ở giữa dãy xunh quanh công trường

7

M2.4CB2 đưa lực vào hố đào cao hơn và cho phép sử dụng cánh lớn.Tầm vớitối đa với bán kính là 15.2 m( 50 ft ) hình thể này được thiết kế với năng suất cao vàgắn vào một bao rộng

Cạnh của bulông, hình thể gầm khối đã được mở rộng để tạo độ bền và độ tincậy.liên bulông được mạ bằng một lớp crôm dày để tạo ra một lớp bao bọc dày, cótác dụng chống lại sự ăn mòn

Gầu có năng suất lớn để dễ dàng xâm nhập đất (làm giapr ma sát đất)

• Dụng cụ ăn khớp của máy đào

Sử dụng một đầu gầu nặng, rộng để tận dụng đặc tính của máy và gầu, dụng

cụ đào cắt và thanh bên luôn có sẵn

Không khí được điều hòa thông qua bình ngưng quay dẫn vào máy bức xạ và

bộ phận làm mát dầu.Không khí sau khi được dẫn vào bộ phận làm lạnh sẽ đượchòa trộn tại bình ngưng

• Vị trí bôi trơn bệ máy thường tập trung ở trên đường dẫn của cần

5

Dầu thủy lực chảy qua bộ lọc, hộp lọc và sau đó chảy ra ngoài bể chúa.Bộlọc có tác dụng ngăn cản tạp chất không vào hệ thống khi dầu thủy lực chảy qua vàlàm sạch nó

Bản má phanh che phủ đỉnh của bộ nhớ và cấu trúc phía trên ngăn cản sựtrượt trong suốt thời gian bảo dưỡng

* Mức độ bảo vệ đất

Thiết kế và hiển thị của máy 320 D được làm bởi trí óc sáng tạo của các kỹ

sư lành nghề Việc sửa chữa có thể đạt được một cách nhanh chóng, tiết kiệm thờigian cho những khách hàng khó tính

• Bể lọc không khí

Các yếu tố để thiết kế nên máy lọc không khí để làm sạch

Sự cảnh báo hiển thị trên máy lọc không khí được hiển thị trên màn hình củamáy điều khiển bên trong buồng lái

• Thành phần của máy bơm

Một cửa sổ bên phải cho phép đến được gần mặt đất, máy bơm thủy lực, máylọc dầu, đường bao ống dẫn

• Chẩn đoán và điều khiển

320 D được trang bị S.O.SSM cửa điều khiển và cửa điều khiển thủy lực cho

hệ thống thủy lực, máy dầu và giảm nhiệt độ Dụng cụ sửa chữa của kỹ thuật đểCAT được định vị trong buồng lái

* Sửa chữa mở rộng bên trong

Nội thất sửa chữa và bảo vệ 320 D đã được đư ra để giảm thời gian bảodưỡng và phát triển máy móc sẵn có

Năng lượng hệ thống thủy lực của máy CAT đã được chuyển giao và điềukhiển một cách chính xác sự bảo quản của vật chất trong hệ thông này

Hệ thống thủy lực đã được thiết kế cung cấp độ tin cậy va khả năng kiểmsoát Một công cụ kiểm soát hệ thống cung cấp các tùy chọn nâng cao tính linh hoạt

2

Ngoài ra còn có hệ thống thuỷ lực điều khiển sẽ cung cấp dầu điều khiểnhoạt động tới các bơm chính, van điều khiển chính và các cơ cấu phanh thủy lựccủa cơ cấu quay và cơ cấu di chuyển

- Hệ thống điều khiển điện tử điều khiển công suất của động cơ và bơm

- Hệ thống làm mát dầu thuỷ lực cung cấp dầu tới các môtơ quạt để làm mátdầu thủy lực

Hệ thống thủy lực chia làm 5 phần:

+ Phần 1 : hệ thống bơm thủy lực

+ Phần 2 : hệ thống điều khiển công tác điện

+ Phần 3 : hệ thống điều khiển thủy lực

+ Phần 4 : hệ thống quay,di chuyển

+ Phần 5 : Hệ thống xylanh

Phần 1: Gồm hai bơm chính, một bơm phụ và hệ thống van phân phối

- Hai bơm chính cung cấp dầu tới bộ điều khiển bằng thủy lực

- Bơm phụ cung cấp dầu chính cho bộ điều khiển bằng điện với dòng cung cấp ápnằng không đổi

Phần 2: Hệ thống điều khiển bằng điện

- Được cung cấp dầu từ bơm phụ với áp năng không đổi

- Phần bên trên điều khiển cơ cấu rẽ trái và rẽ phải của hệ thống di chuyển:đầu raaL1 và bL1 tới điều khiển ở aL1 và bL1 của van thủy lực thuộc phần điều khiểnthủy lực

- Phần bên dưới: điều khiển hệ thống tay gầu và cơ cấu quay

Phần 3 : Hệ thống điều khiển thủy lực

- Nguồn dầu cung cấp được lấy từ hệ thống bơm thủy lực

- Các tín hiệu dùng để điều khiển các van sẽ được cung cấp từ bộ điều khiển bằngđiện

- Hệ thống điều khiển thủy lực sẽ cung cấp các nguồn dầu để vận hành các hệ thốngcông tác và di chuyển

Phần 4: Hệ thống quay,di chuyển

- Nguồn dầu được cung cấp từ hệ thống bơm(bơm phụ) và từ hệ thống điều khiển

+ mô tơ quay nhờ các hệ thống van sẽ được điều khiển tạo ra chuyển độngquay của đầu máy

+ Các mô tơ di chuyển trái và phải nhờ các hệ thống van sẽ được điều khiểntạo ra di chuyển của máy

Phần 5 : Bộ công tác:gồm các xylanh thủy lực cần,tay gầu và gầu

Nguồn dầu từ hệ thống bơm khi đi qua hệ thống điều khiển thủy lực sẽ đượccung cấp vào bộ công tác thông qua các van điều khiển để hoạt động các xylanhthủy lực

Lưu lượng tối đa của hệ thống chính(x2) 205(L/ph) 54(gal/min)

Áp lực lớn nhất của thiết bị 35000(KPa) 5076 psi

Dung lượng

Bộ công tác

Khối lượng các bộ phận chính

Máy cơ sở với đối trọng(không có liên kết phía trước)

STD cấu trúc khung gầm tiêu chuẩn với 1guoocs xích

L cấu trúc khung gầm với 800mm đế 17210 37.950Khung gầm dài với 600 mm ( 24" ) tăng gấp ba guốc

Khung gầm dài với 800 mm ( 32" ) tăng gấp ba guốc

Cấu tạo phần trên không kể đối trọng 6090 13,430

CẦN

Cần vươn 5,7m(19’) Vươn tới Phụ tải Nặng ( bao

gồm các đường chốt ,xylanh tay gầu) 2020 4.460

a) Phần kích thước máy khi máy không làm việc

Đầu tiên phải khẳng định tất cả các kích thước của máy đào chỉ là gần đúng

R2.9B1 m (79'")std/SA

R2.5B1 m (8'2")Std/SA

M2.4CB2 m (7'10") 6.28 m (20'7")

1 Chiều cao 3740 mm

(12'3")

3030 mm(9'11")

3050 mm(10'0")

3280 mm(10'9") 3190 mm (10'6")

2 Chiều dài 9440 mm

(31'0")

9460 mm(31'0")

9460 mm(31'0")

9050 mm(29'8") 12 680 mm (41'7")

3 Bán kính

đuôi máy 2750 mm (9'0")

2750 mm(9'0")

2750 mm(9'0")

2750 mm(9'0") 2750 mm (9'0")

3650 mm(12'0")

3265 mm(10'9")

3650 mm(12'0")

3265 mm(10'9")

3650 mm(12'0")

3265 mm(10'9")

3650 mm(12'0")

4455 mm(14'7")

4075 mm(13'4")

4455 mm(14'7")

4075 mm(13'4")

4455 mm(14'7")

4075 mm(13'4")

4455 mm(14'7")

2200 mm(7'3")

2380 mm(7'10")

2200 mm(7'3")

2380 mm(7'10")

2200 mm(7'3")

2380 mm(7'10")

n/a

2380 mm (7'10")8.Bề rộng bề

3180 mm(10'5")

700 mm

2900 mm(9'6")

3180 mm(10'5")

600 mm

2800 mm(9'2")

3180 mm(10'5")

2800 mm(9'2")

3180 mm(10'5")

800 mm Shoes

2800 mm (9'2")

3180 mm (10'5")9.Chiều cao

buồng lái 2950 mm (9'8")

2950 mm(9'8")

2950 mm(9'8")

2950 mm(9'8") 2950 mm (9'8")

10 Khoảng

cách đối trọng

và mặt đất 1020 mm (3'4")

1020 mm(3'4")

1020 mm(3'4")

1020 mm(3'4") 1020 mm (3'4")b) Kích thước của máy khi máy làm việc

Các thông số máy làm việc thông qua bảng sau:

Lựa chọn cần

Tầm với

5.68 m (18'7")

Tầm với

5.68 m (18'7")

Tầm với

5.68 m (18'7")

Tầm với

5.68 m (18'7")

Tầm với

5.68 m (18'7")

Lựa chọn tay

gạt

R3.9B1 m (12'8")

R2.9B1 m (9'7")

R2.5B1 m (8'2")

R2.9B1 m (9'7")

R2.5B1 m (8'2")

1 Độ sâu đào

tối đa

7660 mm(25'2")

6720 mm(22'1")

6300 mm(20'8")

6980 mm(22'11")

6560 mm(21'6")3.Chiều cao

cắt tối đa

9940 mm(32'7")

9490 mm(31'2")

9290 mm(30'6")

9720 mm(31'11")

9520 mm(31'0")

4 Trọng tải tối

đa

6940 mm(22'9")

6490 mm(21'4")

6290 mm(20'8")

6290 mm(20'8")

6030 mm(19'9")5.Chiều cao

trọng tải tối

thiểu

6030 mm(19'9")

2170 mm(7'1")

2590 mm(8'6")

1910 mm(6'3")

2330 mm(7'8")6.Chiều sâu

cắt tối đa ở

phần dưới

7270 mm(23'10")

6370 mm(20'11")

5950 mm(19'6")

5680 mm(18'8")

5290 mm(17'4")7.Chiều sâu

thẳng đứng từ

mặt đất xuống

dưới

Lựa chon cần Khối

5.2 m

Tầm với xa nhất

8.85 m

Lựa chọn tay gạt M2.4CB2 m (7'10") 6.28 m (20'7")

2 Tầm với tối đa so với

3.Chiều cao cắt tối đa 8930 mm 13 240 mm

5.Chiều cao trọng tải tối

2.5 Công Nghệ Mới Và ứng Dụng

So với các dòng máy trước của hãng thì caterpillar đã cải tiến tối ưu hóa một

số chi tiết trên máy đào CAT 320D

+ Hiệu suất lờn hơn (tăng 7%)

- Khả năng nâng lơn

- Lực kéo lớn hơn

- Lực đào các thiết bị lớn hơn

- khả năng điều khiển tốt

+ Ngoài ra máy đào CAT 320D so với các dòng trước còn hạ thấp chi phíkhấu hao và vận hành của máy,vận hành máy thoải mái hơn ,tăng độ bền đa nănghơn về hệ thống điều khiển bộ công tác ,định kỳ bảo dưỡng cũng được tăng lên

+Bên cạnh đó hãng caterpillar đã phát triển hệ thộng phun nhiên liệu HEUI(Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit Injector)

Sự ra đời của HEUI đã thiết lập những tiêu chuẩn mới đối với động cơ vềtiêu hao nhiên liệu, độ bền cũng như các tiêu chuẩn về khí thải

Công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trước đây phụ thuộc vào tốc độđộng cơ, khi tốc độ động cơ tăng thì áp suất phun cũng tăng lên, gây ảnh hưởng đến

độ bền của động cơ và làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ Áp suất phunđối với hệ thống nhiên liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động cơ, mà đượcđiều khiển bằng điện Vì vậy, động cơ trang bị hệ thống HEUI sẽ tiết kiệm nhiênliệu hơn và khí xả sạch hơn

Những cải tiến trong hệ thống phối khí như tăng áp khí nạp, điều khiển thờiđiểm và khoảng thời gian tác động của xupáp theo tốc độ và tải của động cơ chophép tăng tỉ số nén và giảm thiểu các tổn thất

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ CÔNG TÁC

Là một sinh viên theo học ngành máy làm đất, nên việc thiết kế tính toán máyđào là rất cần thiết đối với một sinh viên chuẩn bị tốt nghiệp ra trường như em Do

đó, trong chương này em xin được trình bày phương pháp tính toán thiết kế bộ côngtác của một chiếc máy đào

Từ một máy đào có sẵn (máy mẫu) là máy đào CAT 320D, ta đi tính toán thiết

kế một máy có bộ công tác có tầm vươn xa hơn

Các phương pháp được đua ra gồm

+ Nối dài tay gầu theo phương pháp ống lồng trong thủy lực

+ Nối dài tay gầu theo phương pháp phần nối dài trượt thủy lực trên tay gầu đã cho

+ Nối dài theo phương pháp bắt chốt cố định tại vị trí cuối tay gầu cũ và đầu tay gầu mới

Do điều kiện làm việc cấp đất III , các phương pháp nối dài lồng ồng trong,trượt khớp nối cần ,khi làm việc không ổn định

Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng Trong đồ án này em chọnbằng phương pháp chốt cố định một đốtt tay gầu mới vào tay gầu đã có Phươngpháp này là đơn giản nhất và không làm thay đỏi hệ thống điều khiển máy Tuynhiên phương pháp này chỉ phù hợp với đào sâu , nhưng khi đào nông rất khó vậnhành và không hiệu quả

3.1 Cơ Sở Tính Toán :Máy cơ sở CAT 320D

+ Các thông số tiêu chuẩn

Dung tích gầu : q = 1.0 m3

Chiều dài cần : Lc = 5,7 m

Trọng lượng cần : Gc = 18,45 kN

Chiều dài tay gầu : Ltg = 2,9 m

Trọng lượng tay gầu : Gtg = 9,6 kN

d d

Gt : Trọng lượng thiết bị thủy lực và thiết bị phụ,Gt = 10%.G = 20,93 (KN)

Gb : Trọng lượng bộ phận điều khiển, Gb = 1%.G = 2,093 (KN)

Gccq : Trọng lượng cơ cấu quay, Gccq = 2,5%.G = 6,279 (KN)

Gbq : Trọng lượng bàn quay, Gbq = 16%.G = 33,488 (KN)

Thay số vào ta tính được :

Ga = 14,651 + 20,93 + 2,093 +5,2325 + 6,279 + 33,488 = 82,6735 (KN)

3.2 Xác định các thông số bộ công tác của máy mới :

Với máy cơ sở tay gầu dài 2,9 m ta đào được hố móng tối đa 6,71m Bài toán đưa ra với hố móng hoặc tầm vươn 10m ta cần thiết kế tay gầu ,gầu mới làm sao đảm bảo máy có thể làm việc được Vậy ta đi vào thiết kế

Để xác định được thông số bộ công tác ta tính :

* Tính chiều dài cần, tay gầu, gầu của máy mới

Ta có các thông số của máy mẫu :

Chiều dài cần : Lc = 5,7 m

Chiều dài tay gầu : Ltg = 2,9 m

Chiều dài gầu : Lg = 1,2 m

Tầm vươn xa nhất : LMax = 10 m

Sau khi vẽ và đo trên Cad, ta có các thông số như hình vẽ :

15 °

B A

Tiết diện đầu A :

Như ta coi tay gầu như khối chóp cụt vậy thể tích của khối là :

Vậy trọng lượng tay gầu mới nối dài :

1 (87 5, 45.(0,0096 0,0064 0,0096.0,0064.)) 4, 23

3

m

tg

Vậy trọng lương tay gầu mới là : Gtg = 9,6+4,23 = 13,83 KN

* Xác định dung tích gầu mới bằng cách Tính Mô men tại điểm B

Ta có Mô men tại điểm khớp chân cần B khi máy đang vươn xa không tải :

6815 2770

* Xác định thông số của gầu :

Từ các thông số gầu của máy mẫu :

- Chiều dài gầu : Lg = 1,44m

Hình 3.3Các thông số của gầu máy CAT320D

Bằng đồng dạng ta tính được các thông số của gầu mới là :

- Chiều cao gầu : Hg = 0,93( m)

Với trọng lượng gầu mới là 6,9kN

3.3 Tính lực tác dụng lên xy lanh tay gầu

Vị trí tính toán: Cuối quá trình đào, tay gầu và gầu ở vị trí nằm ngang Gầu đầy đất

q - Dung tích gầu: q = 0,8 (m3)

b - Chiều rộng gầu : b = 0,96 (m)

Lg - Chiều rộng gầu: Lg=0,93 (m)

Hs - Chiều sâu đào, được tính : Hs= Lmax -6,7 = 10-6,7 = 3,3 (m)

Ktx - Hệ số tơi xốp, với đất cấp III ta chọn ktx =1,3 dựa vào bảng dưới

kđ - Hệ số đầy gầu kđ=1

Loại

Trọng lượng riêng

ρ [KN/m3 ]

Hệ số tơi xốp K t

I Than bùn, đất canh tác, cát, á cát 5,87÷11,7

14,7÷18,7

1,2÷1,31,08÷1,2

II Á sét màu vàng, hoàng thổẩm và tơi 15,7÷17,1 1,14÷1,2

8III Sét, á sét chặt, hoàng thổẩm tự nhiên 17,1÷18,6 1,24÷1,3

G

Với k1 hệ số cản đào, với đất cấp III lấy k1=0,18 Mpa ( bảng 1.9/25 )

Lấy mô men với điểm 02

Hình 3.4 Sơ đồ tính toán mô men của máy để xác định lực xi lanh tay gầu

Với P01- Lực cản đào tiếp tuyến, P01= 25,92(KN)

Gxg- Trọng lượng xi lanh gầu, Gxg= 1,6(KN)

Gxtg- Trọng lượng xi lanh tay gầu, Gxtg= 2,8(KN)

Gg+đ- Trọng lượng gầu có đất

Với Gđ được tính bởi công thức :

Trong đó : q là dung tích gầu q = 0,8(m3)

Thay số vào ta được : Gđ =

0,8 1 18

9, 691,32

d tx

q k k

γ = × × =

(KN)

- Khối lượng gầu đầy đất là : Gg+đ = 6,9 + 9,69 = 16,59 (KN)

Khoảng cách các cánh tay đòn đo trực tiếp trên Cad ta có như hình vẽ, thay vào ta tính được lực tác dụng lên xy lanh tay gầu :

Lực trong xi lanh nâng cần được xác định tại 2 vị trí :

* Vị trí thứ nhất :Lực trong xi lanh nâng cần được xác định tại thời điểm kết

thúc giai đoạn đào và tích đất vào gầu, gầu đã đầy đất, xi lanh quay tay gầu và xy lanh tay gầu ngừng làm việc Lúc đó, xi lanh nâng cần vươn ra từ từđể nâng toàn

bộ thiết bị làm việc gồm cần, tay gầu và gầu chứa đầy đất lên khỏi tầng đào, chuẩn

Gg+đ- Trọng lượng gầu đầy đất, Gg+đ=16,59KN

Gtg- Trọng lượng tay gầu, Gtg= 13,83 KN