(Thuyết minh+Bản vẽ) đồ án môn học Thiết kế máy đào gầu thuận dung tích 0,3m

Trờng Đại học xây dựng Hà nộiKhoa cơ khí xây dựng Bộ môn máy xây dựng ---oOo---đồ án môn học Máy làm đất Đề tài : Sinh viên thực hiện : Bùi Đức Hoàng Đồ môn học án máy làm đất là một đồ

Trờng Đại học xây dựng Hà nội

Khoa cơ khí xây dựng

Bộ môn máy xây dựng

-oOo -đồ án môn học Máy làm đất

Đề tài :

Sinh viên thực hiện : Bùi Đức Hoàng

Đồ môn học án máy làm đất là một đồ án chuyên ngành của sinh viên Máy xây dựng Trên cơ sở nắm vững và vận dụng những kiến thức đã học trong

môn học Máy làm đất và các kiến thức về cơ khí của các môn học khác nhằm phục vụ cho công tác học tập, nghiên cứu tìm, hiểu sâu về máy và thiết bị làm đất

Thuyết minh đồ án môn học máy làm đất bao gồm các phần sau :

Phần I : Tính toán chung

Chơng I : Các thông số cơ bản của máy

Chơng II : Tính lực tác dụng lên các cơ cấu

Chơng III : Tính công suất của máy , kiểm tra công suất động cơ, tính năng suất của máy.

Chơng IV : Tính toán tĩnh máy xúc

Phần II :Thiết Kế Gầu Xúc.

Chơng V : Các lực tác dụng lêngầu

Chơng VI : Tính Đai Gầu Và Chọn Độ Dầy Gầu.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hoa Văn Ngũ đã tận tình hớng dẫn em thực hiện đồ án này.

Sinh viên thực hiện

Bùi Đức Hoàng Mục lục Lời nói đầu 1

Mục lục 2

Phần I: Tính toán chung 3

Chơng I các thông số cơ bản 3

Chơng II Tính các lực tác dụng lên cơ cấu 4

1 Tính lực cản cắt đất theo phơng pháp N.G.Dombroski: 4

2.Tính lực nâng gầu : 4

3.Tính lực nâng cần: 5

4.Tính mômen cản sinh ra khi quay máy: 6

5.Tính toán cơ cấu di chuyển của máy của máy xúc một gầu 8

Chơng III Tính công suất các cơ cấu 10

công suất động cơ và năng suất máy xúc 10

1 Công suất của các cơ câú : 10

2 Công suất động cơ , kiểm tra công suất động cơ : 10

3.Tính toán năng suất làm việc của máy: 10

ChơngIV.Tính toán tĩnh máy xúc một gầu 12

1.Tính toán cân bằng bàn quay và chọn đối trọng: 12

2 Tính ổn định máy xúc 13

Phần II 16

Chơng V :Thiết kế tay cần và tính bền 16

1 Tính các lực tác dụng lên tay cần 16

2.Chọn tiết diện tính toán : 18

3.Kiểm tra bền cho tiết diện nguy hiểm 19

Tài liệu tham khảo 21

Phần I: Tính toán chung

Chơng I các thông số cơ bản

a a

Bán kính dỡ tải lớn nhất : 5,8 m

Chiều sâu đào lớn nhất : Hđ = 4000 mm

Chiều cao dỡ tải lớn nhất : Hd = 5,5 m

Chiều dài tay cần : LTC = 2,3 m ( máy cơ sở )

Chiều dài cần : LC = 3,35 m ( máy cơ sở )

Chiều dài gầu lG = 1,34.3 0 , 3 = 0,9 m

Chiều cao gầu hG = 0,675 m

Chơng II Tính các lực tác dụng lên cơ cấu

Theo công thức N.G.Dombroski , lực cản cắt đất đợc tính nh sau :

Trong đó :

k1 –hế số cản cắt riêng , k1 = 115195kN / m2 chọnk1=150 kN/m2

theo ba vị trí làm việc bằng cách vẽ theo tỷ lệ , Từ đó ta có kếtquả Skg theo hình vẽ

4.Tính mômen cản sinh ra khi quay máy:

Trong quá trình mở máy ( khởi động) mô men đợc truyền từ

động cơ phải thắng mômen cản tĩnh và mômen cản động:

Mđ/cơ = Mct + Mcđ

Trong quá trình chuyển động đều , mômen đợc truyền từ

động cơ chỉ cần thắng mômen cản tĩnh:

Mđ/cơ = MctTrong quá trình phanh mômen của các lực quán tính cần phảithắng mômen cản tĩnh và mômen phanh:

Mqt = Mct+ MphMômen cản tĩnh bao gồm: mômen cản do các lực ma sát sinh ra trong các con lăn đỡ làm bàn quay, mô men cản do gió, mô men cản cản do trục quay không thẳng

Khi con lăn tỳ cố định vào bàn quay:

Mm/s =0,01

d

QR

(.d1+2f) kNmTrong đó:

Q – tải trọng tác dụng lên vòng tựa quay , kN

Q = G - Gx =G -15%G =85%G =0,85.5,39tấn= 45,82 kN

R – Bán kính trung bình của vòng tựa quay , cm, R = 130cm

d - Đờng kính trung bình của con lăn tỳ, cm , d = 12,5 cm

d1 - Đờng kính của trục con lăn tỳ , cm , d1 = 7 cm

 - Hệ số ma sát giữa bạc trợt và trục của con lăn ,

130 82 , 45

(0,1.7+2.0,1) = 4,288 kNmMômen cản do gió đợc tính theo công thức gần đúng sau:

Vì dạng của thùng cabin hầu nh đối xứng với tâm quay, vìchỉ tính sơ bộ nên ta xem nh gió chỉ ảnh hởng tới cơ cấu quay chỉtác dụng lên cần, tay cần và gầu xúc

Fc  3,0 m2, C = 4,3 m

FTC = 1,2 m2, TC = 5,8 m ( tính lúc taycần gần máy )

Gg = 0,7 m2 , g = 1,44 m

Mg =0,0014(3,0.4,33+1,2.5,83+0,7.1,443)52 = 16,62 kNm

Mômen cản do quán tính gây ra :

Mqt = gε Gi.ri2 kNmTrong đó :  - gia tốc góc khi khởi động ( hãm) rad/s2 ,

 =

) ph ( mm

t 30

n π

Theo bảng 4.7 Tài liệu Cơ sở TK MXD , trang 208 ta có : tmm(ph) = 6 s ứng với tầm với khoảng 5 m, nên chọn sơ bộ tmm=6s

Khi quay thì chỉ có sau trạng thái làm việc thứ III, tức lúc gầu

đầy đất nên ta tính ri cho trờng hợp cắt đất này:

*Xác định lực cản quay vòng: lực này nhỏ không đáng kể, coibằng không.

∑Wi= W1+W2+W3+W4= 3,1+16,5+33=52,6 (KN)

Chơng III Tính công suất các cơ cấu

công suất động cơ và năng suất máy xúc

η 1000

v S

v

c / d c /

d v W

* Công suất quay của cơ cấu quay:

Nq =

η 9550

n

= 219550,82.10.0,38.5 = 14,3 kw

2 Công Suất Động Cơ , Kiểm Tra Công Suất Động Cơ :

Theo máy cơ sở E302, công suất của động cơ là kwCác công suất tính toán các cơ cấu đảm bảo nhỏ hơn côngsuất của máy cơ sở nên các công suất đó là phù hợp

Năng suất lý thuyết :

Qlt =

Tck

q 3600

m3/hTrong đó : q = 0,3 m3 - dung tích hình học của gầu (m3)TCK- Thời gian một chu kỳ làm việc của máy (s )

Theo bảng II4.1 –Tài liệu hớng dẫn ĐAMLĐ

với dung tích gầu q = 1,25m3, máy gầu nghịch, thời gian làm việcmột chu kỳ tơng ứng sơ bộ là : TCK = 15

=> Qlt=

15

3 , 0 3600

= 72 m3/hNăng suất kỹ thuật :

kt= 1,25 hệ số tơi của đất

=> Qkt = 72

25 , 1

1 , 1

=63,36 m3/h Năng suất thực tế của máy :

Qtt = Qkt.ktgTrong đó : ktg – Hệ số sử dụng thời gian

Đối với máy xúc gầu nghịch :

* Vị trí thứ nhất: gầu tựa trên mặt đất nên trong tính toán ta bỏqua trọng lợng của gầu xúc, tay cần: Trờng hợp này tổng tất cảcác lực nằm phía sau cơ cấu quay, R1 và lúc này trọng lợng đốitrọng G1 = G1max

ợc điểm e cuối cùng Từ e ta nối với O’ đợc đờng 5’

Từ O kẽ đờng thẳng f song song với 5’ tacó đờng 5 từ đó cóthể rút ra chiều dài lực G1 , nhân với tỷ lệ xích hình vẽ ta có

G 1

G d/c

Gcc

2 O'

1'

3' 4'

2' o

5' e

G1 = 8,5 kN

Vị trí thứ 2: Khi máy bắt đầu nâng cơ cấu làm việc : lúc này G2 =G2min

1 Gcc 2 3

3' 5'

Gc Gg+d

1' 4'

2.1 Khi Máy Đang Làm Việc:

Khi gầu đang xúc gặp chớng ngại

Cần vuông góc với trục dọc của máy

P01 vuông góc với đờng nối từ khớp chân cần

Lực nâng cần lớn nhất để tắng ngoại lực

( Chớng ngại vật thờng cách mặt đất khoảng 0,75 1,0m )

2800 1000

01

Cần vuông góc với trục dọc của máy

P01 vuông góc với đờng nối từ khớp chân cần

Lực nâng cần lớn nhất để tắng ngoại lực

( Chớng ngại vật thờng cách mặt đất khoảng 0,75 1,0m )

Hệ số ổn định đợc xác định bằng cách lấy tỉ số giữa mômen giữ vàmômen lật đối với trục A-A :

đ

01 01 +đ

g +đ

g TC TC C

C

cc cc c /

đ c /

đ t

đ t

đ

r P + r G + r G + r G

r G + r G + r G

rđt = 1,5 m rđ/c = 1,35 m rcc = 1,2 m

rC = 2 m rTC = 3,1 m

rg = 1,7 m r01 = 1,3 m

Tính ổn định khi máy làm việc ở nền đất dính , khó xả đất)

Máy có xu hớng quay quanh trục A-A , nên để tínhhệ số ổn

định của máy ta lấy tỷ số mômen giữ và mômen giữ xung quanhtrục A-A:

đ

+đ

g +đ

g TC TC C

C

cc cc c /

đ c /

đ t

đ t

đ

r G + r G + r G

r G + r G + r G

Trong đó : rđt , rđ/c , rcc, rC, rTC, rg+đ, lần lợt là các khoảngcách từ trục A đến các lực Gđt , Gđ/c, Gcc , Gc , GTC ,Gg+đ

Phần II Chơng V :Thiết kế tay cần và tính bền

Dựa vào ngoại lực tác dụng lên tay cần, ta sẽ đi chọn tết diện cho tay cần Từ thiết kế đã chọn và ngoại lực tác dụng, ta sẽ kiểm tra xem tay cần làm việc có ổn định và thoả mãn điều kiện bền hay không.

Tay cần chịu uốn trong mặt phẳng đứng, ngang và chịu xoắn, nén hoặc kéo Những ứng suất này xuất hiện trong quá trình đào và phanh đột ngột khi quay Ta tính toán tay cần cho điều kiện làm việc nguy hiểm nhất, đó là:

Trong quá trình đào thì gặp chớng ngại vật, gầu dùng một răng ngoài cùng để bật chớng ngại vật cho nên ngoài lực P 0 còn có lực K Lực này cũng

có thể phát sinh khi quay cơ cấu quay mà quá trình đào cha kết thúc.

1 Tính các lực tác dụng lên tay cần.

2800 1000

*Vị chí thứ hai

- Gầu ở cuối giai doạn đào và tích đất.

-Gầu vẫn đang tích đất bằng răng bên cạnh của gầu với chiều dài phoi cắt lớn nhất.

-Răng gầu chịu lực cản đào tiếp tuyến P 1

-Gầu đã đợc tích đầy đất và chuẩn bị nâng lên khỏi tầm đào.

-Lực nâng cần và gấu S nc có phơng tạo với trục dọc của tay gầu một góc ta tiến hành tính sức bền cho tay gầu ở vị trí thứ hai vì đây là vị trí tổng quát thòng gặp trong quá trình đào và tích đất vào gầu.

M K

 q : Là hiệu suất của cơ cấu quay

Từ đó ta có:

) ( 46 4 85 , 0 8 , 5

22 η

R

M K

4 , 1 29

 V A = N 1 Sin 30 0 – N 3 = 31,2( KN)

X= H A - N 1 Cos30 0 – N 2

 H A = N 2 - N 1 Cos30 0 =1,88 + 38,2.0,86= 34,96( KN)

Từ kết quả tính toán phản lực trên tay cần ta vẽ đợc biểu đồ lực dọc

và môn men uốn trên tay cần Từ biểu đồ mô men và lực dọc ta tìm đợc tiết diện nguy hiểm của tay cần là tại vị trí liên kết với cần chính.

a.Chọn tiết diện tính toán :

Theo máy cơ sở ta chọn tiết diện nguy hiểm nh hình vẽ:

- Lùc nÐn N = 34,96(kN)

- M«men uèn däc M d = 115,44(kNm)

- M«n men uèn ngang M n = 28,745 (kNm)

b.KiÓm tra bÒn cho tiÕt diÖn nguy hiÓm

TÝnh m«men qu¸n tÝnh I x , I y cña tiÕt diÖn , c¸c øng suÊt sinh ra trªn mÆt c¾t nguy hiÓm :

DiÖn tÝch cña mçi bªn tiÕt diÖn :

F =b.h – (b- 1 ).(h 2 -) = 15.31 – 13.27 =114(cm 2 ) M«men qu¸n tÝnh riªng cña mçi bªn tiÕt diÖn: (Trôc X 0 , Y 0 )

2 b

12

31

15 3 -

12

27

2

12

15

31 3 -

12

13

27 3 = 3775 cm 4

M«men qu¸n tÝnh cña toµn tiÕt diÖn :

I X = 2I X0 + 2F.l 1 = 2I X0 = 2.58562 =117124(cm 4 )

I Y = 2I Y0 + 2F.l 2 = 2.3775 + 2 114.35 2 = 286850(cm 4)

Víi l 1 , l 2 lµ kho¶ng c¸ch hai trôc XX 0 , YY 0 l 1 = 0, l 2 = 35 cm

M«men chèng uèn ,chèng xo¾n cña tiÕt diÖn :

=

70

286850

10 96 ,

7556

10 44 ,

+

8195

10 745 ,

Tài liệu tham khảo

1 I.L.Berkman , A.V Rannev, A.K Reis

Máy xúc xây dựng một gầu vạn năng

Nhà xuất bản công nhân kỹ thuật Hà nội -Việt Nam 1984

Nhà xuất bản “Mỉ” Maxcơva – Liên xô

2 Vũ Thế Lộc , Vũ Thanh bình

Máy làm đất

Nhà xuất bản Giao thông vận tải , Hà Nội 1991

3 Trờng đại học xây dựng

Bản Atlas Máy xây dựng

4 Vũ Liêm Chính, Đỗ Xuân Đinh, Nguyễn Văn Hùng, Hoa Văn Ngũ, Trơng Quốc Thành, Trần Văn Tuấn

Sổ tay Máy xây dựng

Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật , Hà Nội 2002