(Thuyết minh+Bản vẽ) ĐA Tốt nghiệp: Thiết kế máy đào gầu nghịch và tổ chức thi công công tác đất

2, Giai đoạn 2: Thế kỷ XIX đến năm 1910 Trong giai đoạn này cùng với sự phát triển các công trình xây dựnglớn, nhất là công trình xây dựng giao thông, giao thông đờng sắt, xuấthiện máy x

đồ án tốt nghiệp

********************

họ và tên : phạm ngọc tuyến lớp : 46Kg

Trờng : Đại học xây dựng - hà nội

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phần mở đầu: Giới thiệu chung về máy đào gầu nghịch

I, Quá trình phát triển của máy làm đất.

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

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

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

Xuất hiện những phơng tiện cơ giới và cơ giới hoá đầu tiên dùngtrong khâu làm đất, động lực dùng trên các phơng tiện cơ giới lúc đóchủ yếu là sức ngời, sức ngựa và bớc đầu dùng động cơ hơi nớc Loài ng-

ời 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 dựnglớn, nhất là công trình xây dựng giao thông, giao thông đờng sắt, xuấthiện máy xúc một gầu quay toàn vòng 3600 – chạy trên ray, cùng các loạimáy làm đất khác

3, Giai đoạn 3: Từ sau năm 1910

Khâu làm đất trong công tác xây dựng đã đợc tiến hành cơ giớihoá ở mức độ ngày càng cao do xuất hiện nhiều loại máy làm đất nh:máy xúc đất quay toàn vòng 3600, di chuyển bằng bánh lốp, bánh xích

kể cả máy xúc di chuyển bằng thiết bị tự bớc Đồng thời để đáp ứngkhối lợng công tác đất ngày càng lớn trong xây dựng cơ bản Nền côngnghiệp đã chế tạo nhiều loại máy làm đất có chức năng, công dụng, kếtcấu khác nhau

Xu hớng phát triển máy làm đất trong giai đoạn này là nâng caonăng suất làm việc, tăng vận tốc di chuyển máy và vận tốc làm việc; sửdụng vật liệu kim loại, phi kim loại chất lợng cao để giảm khối lợng riêngcủa máy, nâng cao độ tin cậy của các chi tiết máy, giảm thời gian bảo

dỡng trong quá trình sử dụng, hoàn thiện các thiết bị động lực vàtruyền 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 làmviệc của máy ngày càng đợc nâng cao.

Trong những năm gần đây, khối lợng của một số máy làm đất giảmnhẹ đi 20  30% nhng công suất máy tăng lên đến 50  80% Côngsuất trang bị trên máy tăng lên kéo theo hiệu suất làm việc của máytăng lên Cũng với việc không ngừng cải tiến, hoàn thiện về nguyên lý,kết cấu, ngời ta còn sử dụng các bộ phận, các máy cơ sở đợc chế tạotheo tiêu chuẩn, theo môdun để hoà nhập xu hớng thống nhất hoá, tiêuchuẩn hoá và vạn năng hoá ngành sản xuất máy làm đất

II, ý nghĩa cơ giới hoá công tác đất.

Trong xây dựng cơ bản: xây dựng dân dụng, công nghiệp, xâydựng giao thông, xây dựng thuỷ lợi… Đối tợng thi công trớc tiên có khối l-ợng lớn – có thể nói lớn nhất là công tác đất Trong các công trình xâydựng, đất là đối tợng đợc xử lý với các phơng pháp, mục đích khác nhaunhng có thể tập hợp theo các quy trình công nghệ chính: Đào – Khaithác, vận chuyển, đắp, san bằng và đầm chặt Trong đó, máy đàogầu 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 cấpbách, cần thiết do khối lợng công việc rất lớn, đòi hỏi nhiều nhân lực,lao động nặng nhọc, ảnh hởng 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

nh V.I Lênin nói “ Năng suất lao động là điều kiện quan trọng và cơbản nhất để xã hội mới chiến thắng xã hội cũ”

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

Năng suất lao động còn có thể tăng lên bằng cách hoàn chỉnh quytrình công nghệ đã ổn định thì áp dụng cơ giới hoá tiến tới tự độnghoá 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 bớc đầu tiên và là một trong những biện pháp chủ yếu

để tăng năng suất lao động trong khâu làm đất

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

 Nâng cao chất lợng công trình xây dựng

 Giảm đáng kể diện hoạt động trên công trờng

 Dễ dàng áp dụng tiêu chuẩn hoá, tiến hành công xởng hoá các công

đoạn của quá trình sản xuất, góp phần thực hiện thành công chủ trơngcông nghiệp hoá

 Đồng thời áp dụng cơ giới hoá khâu làm đất còn tiền hành đợc cáccông việc mà lao động thủ công không làm đợc hoặc khó làm đợc

Cơ giới hoá khâu làm đất thờng 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 (phơngpháp cơ học) là phổ biến nhất vì tính phổ biến và phổ cập của nó,

đồng thời năng lợng tiêu tốn tính cho 1m3 đất rất nhỏ chỉ bằng khoảng0,05  0,3 KW.h

Năng lợng tiêu tốn khi dùng phơng pháp thuỷ lực cao hơn nhiều –khoảng 0,2  2 KW.h, có khi còn cao hơn, nh đối với đất chặt lên tới 3 

4 KW.h

Trên các công trình xây dựng, cơ giới hoá khâu làm đất bằng

ph-ơng pháp cơ học chiếm khoảng 80  85%, bằng phph-ơng pháp thuỷ lựckhoảng 7  8% và dùng chất nổ chỉ 1  3%, còn lại là các phơng phápkhác

III, Công dụng và phân loại Máy xúc một gầu

1, Công dụng máy xúc một gâu

Máy xúc một gầu chủ yếu dùng để đào và khai thác đất, cát phục

vụ công việc xây dựng cơ sở hạ tầng trong các lĩnh vực: Xây dựngdân dụng và công nghiệp, khai thác mỏ, xây dựng thuỷ lợi, xây dựngcầu đờng…Cụ thể, nó có thể phục vụ các công việc sau:

 Trong xây dựng thuỷ lợi: Đào kênh, mơng; nạo vét sông ngòi, bếncảng, ao, hồ,…; khai thác đất để đắp đập, đắp đê…

 Trong xây dựng cầu đờng: Đào, móng, khai thác đất, cát để

đắp đờng; nạo, bạt sờn đồi để tạo ta luy khi thi công đờng sát sờnnúi…

 Trong khai thác mỏ: Bóc lớp đất tẩm thực vật phía trên bề mặt

đất; khai thác mỏ lộ thiên (than, đất sét, cao lanh, đá sau nổ mìn…)

 Trong các lĩnh vực khác: Nhào trộn vật liệu trong các nhà máyhoá chất (phân lân, cao su,…) Khai thác đất cho các nhà máy gạch, sứ,

…Tiếp liệu cho các trạm trộn bê tông, bê tông át phan…Bốc xếp vật liệutrong các ga tầu, bến cảng Khai thác sỏi, cát ở lòng sông…

Ngoài ra, máy cơ sở của máy xúc một gầu có thể lắp các thiết bịthi công khác ngoài thiết bị gầu xúc nh: cần trục, búa đóng cọc, thiết

bị ấn bấc thấm,…

2, Phân loại máy xúc một gầu

a, Phân loại theo dạng thiết bị làm việc

 Máy xúc gầu thuận (gầu ngửa)

Loại máy này thờng làm việc nơi thấp hơn mặt bằng đứng của máy

 Máy xúc gầu dây (gầu quăng, gầu kéo)

 Máy xúc gầu ngoạm

- Dẫn động cơ khí

 Máy xúc một gầu dẫn động thuỷ lực

c, Phân loại theo hệ thống di chuyển

 Máy xúc một gầu di chuyển bằng bánh lốp

 Máy xúc một gầu di chuyển bằng xích

 Máy xúc một gầu di chuyển bằng bánh sắt chạy trên ray

 Máy xúc một gầu di chuyển bằng phao

 Máy xúc một gầu di chuyển tự bớc

d, Phân loại theo động cơ trang bị trên máy

 Máy xúc một gầu trang bị một động cơ (dẫn động chung)

 Máy xúc một gầu trang bị nhiều động cơ cùng loại (dẫn độngriêng)

 Máy xúc một gầu trang bị tổ hợp: động cơ Diezel – máy phát

-động cơ điện

e, Phân loại theo dung tích gầu xúc

 Máy xúc một gầu cỡ nhỏ: loại máy có dung tích gầu q < 1,0 m3

 Máy xúc một gầu cỡ trung bình: loại máy có dung tích gầu q =1,0…2,0m3

 Máy xúc một gầu cỡ lớn: loại máy có dung tích gầu q > 2,0 m3

f, Phân theo công dụng

 Máy xúc một gầu thông dụng

 Máy xúc một gầu chuyên dùng.

IV, Giới thiệu chung về máy xúc gầu nghịch.

1,Công dụng

Máy xúc gầu nghịch là loại máy đào một gầu, đào đất nơi nền

đất thấp hơn mặt bằng máy đứng Dùng để đào móng, đào rãnhthoát nớc, lắp đặt đờng cấp thoát nớc, đờng điện ngầm, cáp điệnthoại, …Máy xúc gầu nghịch có cơ cấu di chuyển bánh lốp, xích…

Máy xúc gầu nghịch trong quá trình làm việc đầu cần có thể hạthấp hơn so với chân cần (góc âm) Điều này không có ở máy xúc gầuthuận

2, Cấu tạo và nguyên lý làm việc.

Sơ đồ kết cấu máy xúc gầu nghịch dẫn động thuỷ lực

1 Cơ cấu di chuyển; 2 Cơ cấu quay; 3 Bàn quay; 4.Xi lanh nâng hạcần; 5 Gầu xúc; 6.Xi lanh điều khiển gầu; 7 Tay gầu; 8 Xi lanh

điều khiển tay gầu; 9 Cần; 10 Ca bin; 11 Động cơ và các bộtruyền động; 12 Đối trọng

Kết cấu của máy gồm hai phần chính: phần máy cơ sở (máy kéoxích) và phần thiết bị công tác (thiết bị làm việc)

Phần máy cơ sở: Cơ cấu di chuyển (1) chủ yếu di chuyển máy trongcông trờng Nếu cần di chuyển máy với cự ly lớn phải có thiết bị vậnchuyển chuyên dùng Cơ cấu quay (2) dùng để thay đổi vị trí của gầutrong mặt phẳng ngang trong quá trình đào và xả đất Trên bàn quay(3) ngời ta bố trí động cơ, các bộ truyền động cho các cơ cấu…Cabin(10)nơi tập trung cơ cấu điều khiển toàn bộ hoạt động của máy

Đối trọng (12) là bộ phận cân bằng bàn quay và ổn định của máy

Phần thiết bị công tác: Cần (9) một đầu đợc lắp khớp trụ với bànquay còn đầu kia đợc lắp khớp với tay cầm Cần đợc nâng lên hạ xuốngnhờ xi lanh duỗi đợc nhờ xi lanh (8) Điều khiển gầu xúc (5) nhờ xi lanh(6) Gầu thờng đợc lắp thêm các răng để làm việc ở nền đất cứng

Nguyên lý làm việc:

Máy thờng làm việc ở nền đất thấp hơn mặt bằng đứng của máy(cũng có những trờng hợp máy làm việc ở nơi cao hơn, nhng nền đấtmềm và chỉ có xy lanh quay tay gầu để cắt đất) Đất đợc xả qua

miệng gầu Máy làm việc theo chu kỳ và trên từng chỗ đứng Một chu

kỳ làm việc của máy bao gồm những nguyên công sau: Máy đến vị trílàm việc Đa gầu vơn xa máy và hạ xuống, răng gầu tiếp xúc với nền

đất Gầu tiến hành cắt đất và tích đất vào gầu từ vị trí I đến vị trí

II nhờ xi lanh 8 hoặc kết hợp với xi lanh 4

Quỹ đạo chuyển động của răng gầu trong quá trình cắt đất làmột đờng cong.Chiều dày phoi cắt thông thờng thay đổi từ bé đếnlớn Vị trí II gầu đầy đất và có chiều dày phoi đất lớn nhất Đa gầu rakhỏi tầng đào và nâng gầu lên nhờ xi lanh 4 Quay máy về vị trí xả

đất nhờ cơ cấu quay 2 Đất có thể xả thành đống hoặc xả vào thiết bịvận chuyển Đất đợc xả ra khỏi miệng gầu nhờ xilanh 6 Quay máy về vịtrí làm việc tiếp theo với một chu kỳ hoàn toàn tơng tự

Phần I: Chọn máy

1 Chọn máy đào có dung tích gầu thích hợp

a Những vấn đề cần lu ý khi lựa chọn máy đào gầu nghịch.

-Nên dùng máy đào bánh xích trong các trờng hợp sau:

+Khối lợng thi công đất tập trung tại một chỗ, không cần di chuyểnmáy nhiều

+Thi công trên nền đất yếu, máy đào vẫn ổn định khi làm việc

và di chuyển

+Thi công đất đá nhám, nền đất không bằng phẳng, nhiều mấpmô

-Nên dùng máy đào bánh lốp khi

+Thi công trên nền đất có khả năng chịu tải cao

+Khối lợng thi công không tập trung, cần phải di chuyển máy trongkhi đào

+Thi công trong thành phố có yêu cầu thờng xuyên di chuyển máytrên mặt đờng

b Lựa chọn máy có dung tích gầu thích hợp.

Chọn máy: với cấp đất III là loại đá sét chắc, sét trung bình ẩm

hoặc rời, than đá mềm,  = 17,1  18,6 (KN/m3) Nh vậy, nền đất thicông là nền đất chắc, có khả năng chịu tải cao Ta nên chọn loại máy

đào bánh lốp Nh vậy, ta phải thiết kế máy đào gầu nghịch dẫn độngbằng thuỷ lực di chuyển bằng bánh lốp có dung tích gầu q=0,4 (m3).Dựa vào các thông số kỹ thuật của máy cơ sở E302 có dung tíchgầu q = 0,3 (m3) cần phải tính toán các thông số kỹ thuật của máy cơ

sở thiết kế có dung tích gầu q = 0,4 (m3) dựa vào nguyên tắc đồngdạng Sau đó sẽ tiến hành thiết kế các thiết bị công tác của máy thiếtkế

Những số liệu chung:

A- Bán kính quay phần sau thùng xe (mm) 2600

V-Chiều rộng của bàn quay (m) 2350

B- Chiều cao buồng lái (m) 3130

C- Khe hở mặt đờng dới bàn quay (mm) 1340

D- Chiều cao ngỗng trục cần 1435

E- Khoảng cách từ ngỗng trục cần đến trục sau bánh xe (mm) 650

G- Khoảng cách các bánh xe (mm) 2800

3- Chiều cao khoảng cách các bánh trớc (mm) 2042

K- Chiều cao các trục bánh xe (mm) 535

L- Chiều rộng ngoài cùng của máy (mm) 2640

M-Khoảng cách từ trục quay máy xúc đến trục bánh xe sau (mm) 1000

H - Khoảng cách từ trục quay máy xúc đến thành ngoài buồng lái (mm)

1300

O- Chiều dài ngoài cùng của máy theo khung (mm) 3900

Tốc độ quay của bàn quay (vòng/phút):

Điều khiển các cơ cấu: Cơ cấu chính hơi ép

áp lực trong hệ thống thuỷ lực(kg/cm2) 6.5-7

Điều khiển quay bánh xe 22.4

Đặc tính động cơ

Công suất danh nghĩa (mã lực) 37

Số vòng quay khi công suất danh nghĩa (vg/ph) 1400

Tiêu hao nhiên liệu cho mã lực - giờ 200

Dung tích bình nhiên liệu (l) 120

Dung tÝch hÖ thèng lµm l¹nh (l) 38

suÊt 150W

H×nh 2.1 H×nh chung m¸y c¬ së.

- Chọn dung tích gầu:

+Khối lợng đất cần đào trong năm là 200.000m3, dựa vào bảng F.2-2(Sách Tính toán máy thi công đất)

Khối lợng đất thi công (m3/

A, Tính tải trọng của ôtô phục vụ cho máy đào

Trọng tải của ôtô làm một bội số nguyên lần của trọng lợng đất tronggầu Trọng tải của ôtô đợc xác định theo công thức:

Trong đó:

- Q: Trọng tải của ôtô (T)

- q: Dung tích hình học của gầu

- Kđ: hệ số làm đầy gầu, Kđ = 0,8

- Kt: hệ số tơi của đất, với cấp đất III, Kt = 1,3

- : Trọng lợng riêng của đất, với cấp đất III dựa vào bảng (1-5)sách Tính toán Máy làm đất

- k: Bội số, là một số nguyên Thông thờng, S = 1,8 T/m3 để

đảm bảo năng suất lấy k = 8

Từ đó ta có:

b, Số lợng ôtô phục vụ cho 1 máy đào

Nsd - Năng suất sử dụng của máy đào(m3/h)

t - Trọng lợng riêng của đất ở trạng thái tơi (T/m3),

(T/m3)

T'CK - Thời gian chu kỳ v/c = ôtô (h)

Q - Trọng tải của ôtô (tấn)

Ktg - Hệ số sử dụng thời gian của ôtô, Ktg = 0,8  0,9

Kt - Hệ số tơi của đất, với cấp đất III: Kt = 1,3

Ktg - Hệ số sử dụng thời gian của máy, phụ thuộc vào trình độ quản

lý và tổ chức thi công máy, Ktg = 0,9

Từ đó ta có:

- tđ : Thời gian đổ đất, tđ = 0,01h

- tq : Thời gian 1 lần quay đầu ôtô, tq = 0,02h

3 Xác định các thông số làm việc của máy đào:

Các thông số làm việc của máy đào đợc tính theo nguyên tắc đồngdạng với máy cơ sở E302 có dung tích gầu q = 0,3(m3) và máy thiết kế q

= 0,4(m3)

- Các thông số là việc của máy E302:

+ Bán kính dỡ tải đầu tiên : Rx1 = 4,15(m)

+ Bán kính dỡ tải lớn nhất: Rx = 6,8(m)

+ Chiều cao dỡ tải đầu tiên: Hx1 = 3(m)

+ Chiều cao dỡ tải lớn nhất: Hx = 5,6(m)

+ Chiều sâu đào lớn nhất: Hđ = 4(m)

+ Bán kính đào lớn nhất: Rđ = 7,8(m)

- Dựa vào quy tắc đồng dạng:

Ta tính đợc các thông số làm việc của máy thiết kế nh sau:

Nh vậy, máy thiết kế sẽ có các thông số làm việc nh sau:

+ Bán kính dỡ tải đầu tiên : Rx12 = 4,6(m)

+ Bán kính dỡ tải lớn nhất: Rx2 = 7,5(m)

+ Chiều cao dỡ tải đầu tiên: Hx12 = 3,3(m)

+ Chiều cao dỡ tải lớn nhất: Hx2 = 6,2(m)

+ Chiều sâu đào lớn nhất: Hđ2 = 4,4(m)

+ Bán kính đào lớn nhất: Rđ2 = 8,6(m)

Phần II: THIếT Kế THIếT Bị GầU NGợc

1 Phân tích và chọn phơng án thiết kế.

1.1 Mục đích của việc thiết kế thiết bị làm việc của máy

đào gầu nghịch.

Các thiết bị làm việc của máy có ý nghĩa vô cùng quan trọng, quyết

định tới việc nâng cao năng suất làm việc của máy

Phơng án thiết kế đợc chọn phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Phù hợp với điều kiện làm việc nâng cao năng suất làm việc thực

- Tại vị trí 1: Góc hợp bởi hai đoạn 1 và 2 của cần máy là lớn nhất.Lúc này, cần có độ vơn xa nhất, các thông số làm việc của máy lúc này

đều đạt giá trị lớn nhất

- Tại vị trí 3: Góc hợp bởi hai đoạn 1 và 2 là nhỏ nhất Lúc này, cần

có độ vơn bé nhất, các thông số làm việc của máy đạt giá trị nhỏ nhất

- Tại vị trí 2: Các thông số làm việc của máy đạt giá trị trung bình

 Phơng án này có các u, nhợc điểm sau:

- Ưu điểm:

+ Có thể dễ dàng thay đổi các thông số làm việc của máy phùhợp với từng công trình cụ thể.

+ Khi vận chuyển máy có thể tháo rời hai đoạn cần nếu kích

th-ớc của máy đợc thu gọn, đảm bảo tốt, khả năng thông hành trên đờng

và an toàn cho máy

1.2.1.3 Lựa chọn phơng án thiết kế

Với yêu cầu thi công đất cấp III là loại đất sét, á sét chặt, hoàngthổ tự nhiên Đây là loại đất cứng, khó thi công, lực tác dụng lên cácthiết bị làm việc của máy lớn Do đó, chọn phơng án cần máy đợc chếtạo liền khối làm phơng án thiết kế Mặt khác, phơng án này cũng cónhiều u điểm hơn phơng án 1

Hình 2.2 Phơng án 1 – Máy đào gầu nghịch

Hình 2.3.Phơng án 2 – Máy đào gầu ngợc

1.2.2 Dựa vào vị trí của xi lanh điều khiển tay gầu.

1.2.2.1 Xi lanh điều khiển tay gầu nằm ở trên cần.

- u điểm:

Do xi lanh quay tay gầu nằm ở trên cần nên tay cần làm việc đợclinh hoạt, tầm vơn của tay gầu lớn, có thể làm việc với bán kính đào,không gây vớng víu Trong trờng hợp hố đào sâu và trong trờng hợp xả

đất với chiều cao xả lớn

2 Tính toán chung máy thiết kế.

2.1 Xác định sơ bộ các thông số chủ yếu của máy xúc gầu

nghịch thiết kế.

Các thông số cơ bản của máy đào một gầu gồm có:

- Dung tích gầu q ,m;

- Trọng lợng máy G, Tấn;

- Công suất máy, N, mã lực và vận tốc của máy v, m/s;

- Thời gian chu kỳ làm việc của máy t ,s;

Trong đó: chỉ số "1" là của máy đã có sẵn;

chỉ số "2" là của máy cần thiết kế

Dựa vào luật đồng dạng ta có thể xác định đợc các thông số còn lại:

- Máy cơ sở E302 có trọng lợng G = 11(T), dựa vào quy luật đồngdạng ta có thể tính đợc trọng lợng của máy thiết kế:

- Dựa vào công thức (2-2) ta tính đợc trọng lợng các bộ phận chínhcủa máy nh sau:

Trọng lợng động cơ chính:

Trọng lợng thiết bị tựa quay:

Trọng lợng ngỗng trục trung tâm vòng tựa quay:

Trọng lợng dầm dới đỡ vòng tựa quay: 0,08.14,7 = 1,2(T)

Trọng lợng cơ cấu di chuyển:

Trọng lợng xy lanh nâng hạ cần và thiết bị làm việc:

Trọng lợng xy lanh điều khiển tay gầu:

Trọng lợng xy lanh điều khiển gầu:

2.1.2.Xác định các thông số động học của máy đào thiết kế:

Với máy đào thiết kế q = 0,4 (m3) Dựa vào Sách tính toán máy làm

đất chọn:

Vận tốc nâng gầu: Vn = 0,4 (m/s)Lực nâng đơn vị: S = 200 KN/m3

2.1.3.Xác định các kích thớc cơ bản của máy đào:

Dựa vào quy luật đồng dạng, ta tính đợc các kích thớc của máythiết kế nh sau:

Bán kính quay phần sau thùng xe: có A1 = 2,6 (m)

Chiều rộng của bàn quay: có V1 = 2,35 (m)

Chiều cao buồng lái: có B1 = 3,13 (m)

Khe hở mặt đờng dới bàn quay: C1 = 1,34 (m)

Chiều cao ngỗng trục cần: D1 = 1,435 (m)

Khoảng cách từ trục cần đến trục quay: E1 = 0,65 (m)

Khoảng cách các trục bánh xe: G1 = 2,8(m)

Khoảng cách các bánh xe: H1 = 2,042 (m)

Khe hở mặt đờng I1 = 0,293 (m)

Chiều cao các trục bánh xe: K1 = 0,535(m)

Chiều rộng ngoài cùng của máy: L1 = 2,64(m)

Khoảng cách từ trục quay đến trục bánh xe sau: M1 = 1(m)

Khoảng cách từ trục quay đến thành ngoài buồng lái: N1 = 1,3 (m)

Chiều dài ngoài cùng của máy theo khung: O1 = 3,9 (m)

Các kích thớc của thiết bị làm việc của máy đợc tính dựa vào dungtích gầu q(m3) theo công thức:

Trong đó:

li - các thông số kích thớc (m)

q – dung tích hình học của gầu (m3) ; q = 0,4(m3)

- hệ số tỉ lệ giữa kích thớc của các bộ phận với dung tíchgầu, đợc chọn theo bảng (2-2) Sách tính toán Máy làm đất

Chiều dài cần máy:

Chiều dài tay gầu:

Chiều dài gầu

Chiều rộng gầu

2.3.Xác định trọng lợng đối trọng và tính toán cơ cấu quay.

2.3.1 Xác định trọng lợng đối trọng của máy đào gầu nghịch.

Đối trọng dùng trong máy đào một gầu có tác dụng giữ cân bằngcho bàn quay Trọng lợng của đối trọng đợc xác định ở hai trạng thái vịtrí giới hạn của gầu: khi gầu ở gần máy nhất và khi gầu ở xa máy nhấttrong quá trình làm việc

Bằng phơng pháp thiết lập phơng trình cân bằng mô men củacác lực đối với điểm tựa phía trớc hoặc phía sau của vòng tựa quayhoặc bằng phơng pháp hoạ đồ lực, ta có thể xác định trọng lợng đốitrọng của máy ở hai trạng thái nêu trên Trọng lợng đối trọng cũng đợc xác

l-Giá trị trọng lợng hợp lí của đối trọng ở máy đào gầu nghịch cũng

đợc chọn trong giới hạn của hai giá trị đối trọng đã đợc xác định từ hai

vị trí đó

2.3.1.1 Vị trí thứ nhất

ở vị trí này gầu đợc tựa trên nền đất cho nên trong tính toán ta bỏqua trọng lợng của gầu xúc, tay cần và riêng cần thì lấy một nửa trọng l-ợng Bằng phơng pháp họa đồ ta có thể xác định đợc trọng lợng của

đối trọng Với trờng hợp này ta làm nh sau:

Trên một trục thẳng đứng bất kỳ ta đặt lần lợt liên tiếp các trọnglực nh: trọng lợng của động cơ, trọng lợng của bàn quay, các cơ cấu và1/2 trọng lợng của cần Lấy một điểm O nằm ngoài đờng thẳng đã

đặt các lực Lần lợt ta nối các điểm cuối của các lực với điểm O ta sẽ

đ-ợc các đờng thẳng 1, 2 và 3, nối điểm O với điểm đầu Gdc ta đợc đờngy

Trên trục của lực R2 kéo dài ta lấy một điểm a bất kì, qua a ta kẻmột đờng thẳng song song với đờng 1 gặp 1/2 Gc kéo dài tại một điểm

ta có:

- Đờng 1: Từ điểm cắt nhau của đờng 1 và trục 1/2 Gc kéo dài ta kẻ một

đờng thẳng 2' song song với 2, cứ tiếp tục làm nh vậy ta có 4' songsong với 4 và cắt Gdtr kéo dài tại b, nối a với b ta có đờng thẳng 5' Từ O

ta kẻ đờng thẳng 5 song song với đờng thẳng 5' cắt trục đặt các lựctại một điểm, đó chính là điểm đầu của Gdtr Nh vậy, ta sẽ xác định

Gầu chứa đầy đất, ở gần máy nhất và đợc nâng lên khỏi tầng

đào, chuẩn bị quay máy đến vị trí đổ đất

Cũng bằng phơng pháp hoạ đồ nh đã trình bày ở trên ta xác định

đợc:

Gđt = 4530 (N)Với các giá trị của Gđt nh đã tính đợc ở trên ta nên chọn giá trị của

Gđt gần với giá trị của Gđt ở vị trí thứ hai

Hình : Sơ đồ tính ổn định máy đào gầu ngợc khi máy

đang đào đất

(răng gầu gặp chớng ngại vật)

Điều kiện để tính ổn định:

a – Máy nằm ngang trên xích, phơng của cần vuông góc với phơng

di chuyển của máy

b – Cần có góc nghiêng so với phơng ngang là nhỏ nhất

c - Máy làm việc trên mặt phẳng ngang

d – Gầu đang đào đất, răng gầu gặp chớng ngại vật Trong gầucha có đất hoặc nếu có thì trọng lợng đất có thể bỏ qua

Máy có xu thế lật quanh cạnh lật đi qua điểm A

Hệ số ổn định trong trờng hợp này phải thoả mãn điều kiện:

Trong đó:

MO – mômen ổn định, đợc xác định theo công thức:

MO = G1r1 + G2r2 + G3r3

ML – mômen lật máy, đợc xác định theo công thức:

ML = Gc.rc + Gt.rt + Gg.rg + Pd.rp

ở đây:

G1, G2, G3 – lần lợt là trọng lợng đối trọng ; trọng lợng bàn quay vàcác cơ cấu trên bàn quay, trọng lợng khung dới và cơ cấu di chuyển;

r1, r2, r3 – lần lợt là các cánh tay đòn tơng ứng của các lực G1, G2, G3

so với cạnh lật đi qua điểm A

Gc, Gt, Gg – trọng lợng cần máy, tay gầu và trọng lợng gầu (kể cả đất

Hình : Sơ đồ tính ổn định máy đào gầu ngợc ở cuối giai đoạn

đất Giá trị của lực P1 cũng đợc xác định theo công thức, thay chiều cao

đào Hđ bằng chiều sâu đào HO

e – Gầu đã đợc tích đầy đất, chuẩn bị kếtthúc giai đoạn đào đất và chuyển sang giai đoạn quay máy đến vị trí

đổ đất

Máy có xu thế lật quanh cạnh lật đi qua điểm a

Hệ số ổn định trong trờng hợp này phải đảm bảo điềukiện:

Trong đó:

MOvà ML đợc xác định giống nh trờng hợp 2.4.1nhng trong công thức tính mômen lật, phải kể đến trọng lợng đất ở trong

Xác định các cánh tay đòn: Lúc này, coi cầu nằm ngang,tay gầu nghiêng 1 góc  = 300.

+ Khoảng cách từ Gc đến điểm A : rc = 1,75 (m)+ Khoảng cách từ Gt đến điểm A : rt = 2,95 (m)+ Khoảng cách từ Gg+đ đến điểm A : rg+đ =1,25 (m)

+ Khoảng cách từ P1 đến điểm A : rp = 0,77 (m)

Từ đó ta có : ML = 11000.1,75 + 5000.2,95 + 11338.1,25+ 12528.0,77

= 57819 (N/m)

2.4.3 Máy đang tiến hành xả đất

Hình : Sơ đồ tính ổn định máy đào gầu ngợc khi xả

- Góc nghiêng của cần so với phơng ngang là nhỏnhất min.

Máy lật quanh cạnh lật đi qua điểm A

Hệ số ổn định trong trờng hợp này:

Trong đó:

r1, r2 – khoảng cách đo theo phơng song song vớimặt nền nơi máy đứng từ các lực G1, G2 đến cạnh lật đi qua điểm A;

G1,G2, G3 – có ý nghĩa giống nh trờng hợp 2.4.2;

h1, h2, h3 – chiều cao điểm đặt của các lực G1,

 - góc nghiêng của mặt nền nơi máy đứng sovới phơng ngang, thờng  = 120

Trong trờng hợp này, coi cần nghiêng một góc  = 300 sovới phơng ngang tay gầu nằm nghiêng góc  = 200

+ chiều cao điểm đặt lực G1 : h1 = 2 (m)+ chiều cao điểm đặt lực G2 : h2 = 1,8 (m)+ chiều cao điểm đặt lực G3 : h3 = 0,8 (m)

+ khoảng cách giữa hai mép ngoài của lớp : L =2,9 (m)

+ chiều cao điểm đặt lực Gc : hc = 2,9 (m)+ chiều cao điểm đặt lực Gt : ht = 3,4 (m)+ chiều cao điểm đặt lực Gg+đ : hg = 2,85 (m)+ khoảng cách từ lực Gc đến điểm A : rc = 1,4(m)

+ khoảng cách từ lực Gt đến điểm A : rt = 5 (m)+ khoảng cách từ lực Gg+đ đến điểm A : rg+đ =6,85 (m)

Pk - Lực kéo tiếp tuyến của máy đào

Pb - Lực bám giữa cơ cấu di chuyển máy với mặt đất

2.5.1 Xác định lực cản di chuyển của máy đào bánh hơi

k1 - hệ số kể đến đặc điểm bề mặt chắn gió, lấy k1 = 1

k2 - hệ số kể đến đặc tính xung động của gió, lấy k2 = 1,2

p - áp suất do gió tạo ra, p = 250 (N/m2)

F - diện tích chắn gió, lấy F = 0,5 diện tích bao của máy

v - Vận tốc di chuyển của máy: v = 13,1(km/h) = 3,64(m/s)

n - Hiệu suất truyền động từ động cơ đến cơ cấu di chuyển,thờng n = 0,85

Pb = 0,4 14 7000 cos120 = 57515 (N)Vậy lực kéo của máy phải thoả mãn:

- Pg- lực quay gầu quanh khớp O3 - liên kết giữa gầu và tay gầu

Các lực trên đợc xác định dựa vào các đặc điểm của quá trình đào

và tích đất của máy đào gầu ngợc, các đặc điểm đó là:

1 Gầu quay quanh khớp O3 nhờ xi lanh quay gầu Lúc này cho phépxem cần và tay gầu cố định

2 Tay gầu quay quanh khớp O2 nhờ xi lanh quay tay gầu Khi đó,xem cần cố định và gầu đợc coi là liên kết cứng với tay gầu

3 Cần và tay gầu đồng thời cùng làm việc nhờ xy lanh nâng hạcần và xy lanh quay tay gầu Trong trờng hợp này cũng coi nh gầu đợcliên kết cứng với tay gầu

2.6.1 Xác định lực trong xy lanh quay tay gầu

Để xác định lực tác dụng lên cần pittông của xy lanh quay tay gầu

ta dựa vào đặc điểm thứ hai của quá trình đào và tích đất trong

máy đào gầu ngợc truyền động thuỷ lực Theo đặc điểm này, ta cóthể xem cần là cố định và gầu đợc liên kết cứng với tay gầu ; chỉ có xylanh quay tay gầu làm việc.

Lực đẩy Pt của xy lanh quay tay gầu sẽ đạt giá trị lớn nhất tại hai vị trí:

* Vị trí thứ nhất với các đặc điểm tính toán nh sau:

- Tay gầu gần nh vuông góc với phơng ngang, trục của tay gầuvuông góc với trục dọc của xy lanh quay tay gầu hay cũng chính là ph-

ơng của lực Pt trong xy lanh quay tay gầu

- Gầu bắt đầu cắt đất, răng gầu gặp chớng ngại vật:

Hình : Sơ đồ tác dụng lên máy đào gầu ngợc truyền động

thuỷ lực.

- Lấy tổng mô men các lực đối với khớp quay O2 ta có:

Trong đó:

- Gt, Gg - trọng lợng của gầu và tay gầu

- Pđ - lực cản đào tiếp tuyến tại răng gầu