Thiết kế máy xúc lật cỡ nhỏ (word + bản vẽ)

I.1:Tổng quan về máy xúc lật: ở máy xúc một gầu tự hành ,thiết bị làm việc trực tiếp với vật liệu là gầuxúc,nó dợc lắp chốt bản lề với một tay cần,đầu kia của tay cần đợc lắp chốt bản lề

Lời nói đầu 4

Chơng I: Tổng quan về máy xúc lật 5

I.1:Tổng quan về máy xúc lật: 5

I.1.1:Công dụng và phạm vi sử dụng máy xúc lật 6

I.1.2:Phân loại máy xúc: 8

I.1.3:Cấu tạo chung và nguyên lý làm việc 11

I.2:Một số vấn đề chung trong sử dụng và thi công máy xúc lật 13

I.2.1:Các mức đánh giá về gầu xúc đối với các máy xúc lật 13

I.2.2:Các chỉ tiêu kỹ thuật về hoạt động 13

I.3:Tình hình máy xúc lật ở Việt Nam 17

I.4:Truyền động thuỷ lực tại nớc ta hiện nay 17

Chơng II: Tính toán thiết kế tổng thể máy bốc xúc 20

II.1:Xe cơ sở và phơng án thiết kế 20

II.1.1:Xe cơ sở 20

II.1.2:Lựa chọn phơng án thiết kế 23

II.2:Tính toán các thông số kỹ thuật của máy bốc xúc di chuyển bằng bánh lốp 24

II.2.1:Năng suất của máy 24

II.2.2:Tính khối lợng máy 26

II.2.3: Lực kéo lớn nhất 26

Chơng III: Tính toán thiết kế một số cụm chi tiết chủ yếu của máy xúc lật 28

III.1:Tính toán thiết kế bộ công tác 28

III.1.1:Tính toán thiết kế gầu xúc 28

III.1.2:Tính toán thiết kế cần xúc 34

III.1.3:Tính toán hệ thống lực tác dụng lên bộ công tác 48

III.1.4:Tính bền cho các chi tiết, cụm chi tiết thuộc bộ phận công tác 53

III.2:Tính ổn định cho máy bốc xúc 63

III.2.1:Trờng hợp máy bốc xúc gặp phải vật cản cứng đột ngột 63

III.2.2:Trờng hợp máy vừa xúc vật liệu vừa di chuyển lên dốc 65

III.3:Thiết kế hệ thống truyền động thuỷ lực 67

III.3.1:Xác định nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu 67

III.3.2:Xây dựng sơ đồ truyền động thuỷ lực tổng thể 69

III.3.3:Xác định các thông số cơ bản của hệ thống truyền động thuỷ lựcvà tính chọn các cụm máy thuỷ lực chính 71

Chơng IV: công nghệ gia công chi tiết pistong xi lanh nâng cần 76

IV.1:Kết cấu pistong 76

IV.1.1:Sơ đồ 76

IV.1.2:Chức năng 76

IV.1.3:Yêu cầu kỹ thuật 76

IV.2:Phân tích công nghệ và chọn chuẩn gia công 77

IV.2.1:Phân tích công nghệ 77

IV.2.2:Chọn chuẩn gia công 77

IV.2.3:Chọn phôi 77

IV.2.3:Đồ gá 77

IV.3:Các nguyên công gia công chi tiết 78

IV.3.1:Nguyên công 1 78

IV.3.2:Nguyên công 2 80

IV.3.3:Nguyên công 3 82

IV.3.4:Nguyên công 4 83

Chơng V: công tác sử dụng và bảo dỡng, sửa chữa máy xúc lật 84

V.1:Bảo quản kỹ thuật máy xúc lật 84

V.1.1:Khái niệm chung 84

V.1.2:Những yêu cầu đối với nơi bảo quản máy 84

V.1.3:Tổ chức bảo quản máy xúc lật 85

V.2:Bảo dỡng và sửa chữa kĩ thuật 87

V.2.1:Bảo dỡng kĩ thuật 87

V.2.2:Sửa chữa máy xúc lật 91

V.3 Các h hỏng thờng gặp trong máy xúc lật và cách khắc phục 97

Tài liệu tham khảo 104

Lời nói đầu

Đồ án tốt nghiệp là một trong những nội dung quan trọng đối với sinh viên sắp tốt nghiệp Ngoài mục đích kiểm tra sát hạch kiến thức lần cuối đối với sinh viên

tr-ớc khi ra trờng, nó còn giúp cho bản thân mỗi sinh viên hệ thống lại toàn bộ những kiến thức đã học qua 5 năm đại học.Tập dợt cho mỗi sinh viên làm quen với thực tế sản xuất Với ý nghĩa đó trong đề tài thiết kế của mình bản thân Em đã đ ợc giao đề tài : “Tính toán, thiết kế máy xúc lật cỡ nhỏ” Đây có thể nói là đề tài không mới

nh-ng nó có ý nh-nghĩa thực tiễn đối với bản thân em khi ra làm việc,khi mà Với chính sách mở cửa của Đảng và Nhà nớc, đất nớc ta đang chuyển mình phấn đấu từ một

n-ớc nghèo nàn lạc hậu trở thành nn-ớc công nghiệp hoá, hiện đại hoá Và hiện nay đất

nớc ta đang cố gắng tự nghiên cứu sản xuất các thiết bị máy móc trong nớc thay thế hàng nhập khẩu nhằm giảm chi phí đầu t

Đợc sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo hớng dẫn : Phạm Huy Hờng

Cùng tập thể các Thầy, Cô giáo trong bộ môn Ô tô & Xe chuyên dùng trờng

Đại Học Bách Khoa Hà Nội cộng với sự nỗ lực của bản thân Em đã hoàn thành thiết

kế đợc giao

Do thời gian và kiến thức có hạn, mặc dù đã rất cố gắng Song trong quá trình thiết kế không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy Em kính mong các Thầy, Cô giáo

trong bộ môn nhận xét, chỉ bảo để giúp Em hoàn thiện hơn đồ án của mình Giúpcho buổi bảo vệ đồ án đạt kết quả tốt.

Một lần nữa Em xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo hớng dẫn cùng toàn thểcác Thầy, Cô giáo trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án này

I.1:Tổng quan về máy xúc lật:

ở máy xúc một gầu tự hành ,thiết bị làm việc trực tiếp với vật liệu là gầuxúc,nó dợc lắp chốt bản lề với một tay cần,đầu kia của tay cần đợc lắp chốt bản lềvới khung máy kéo hoặc đầu kéo Tay gầu quay tơng đối đợc với khung và gầu lànhờ các xy lanh thuỷ lực đợc cấp dầu cao áp từ máy bơm, máy bơm đợc dẫn động từ

động cơ đốt trong của máy kéo Máy bốc xúc một gầu có các loại: loại dỡ tải(đổ vậtliệu) phía trớc máy ,loại đổ sang hai bên sờn và loại đổ vật liệu ra phía sau(máy xúcvợt)

ở loại gầ đổ vật liệu phía trớc xúc vật liệu bằng cách cho máy tịnh tiến và hạgầu xuống cho lỡi gầu cắm vào đống vật liệu ,sau đó quay gầu với góc quay 45 0-60

0 ở loại gầu đổ bên hông bộ công tác xúc đợc đặt trên mâm quay,sau khi xúc vậtliệu song sẽ quay tay gầu cùng với cần sang hai bên hông để đổ xuống phơng tiệnvận chuyển(quay sang bên trái hoặc bên phải vuông góc) Loại máy có khung dichuyển có hai nửa lắp khớp bản lề với nhau để dễ lợn vòng ở máy gầu đổ phía saulấy vật liệu phía trớc,sau khi đã xúc vật liệu ngời ta điều khiển tay gầu và gầu vềphía sau máy để dỡ vật liệu,vật liệu chảy về phía đuôi gầu Loại máy bốc súc mộtgầu đổ vật liệu phía sau ít thuận lợi cho khai thác,nên nó dần đợc thay thế bằng loạimáy đổ phía trớc và loại máy đổ bên hông

Thông số cơ bản của máy xúc một gầu là tải trọng nâng của nó Đối với loạimáy đổ vật liệu phía trớc là vật liệu chứa trong gầu,đối với loại máy đổ vật liệu phía

bên hông, ngoài trọng lợng của vật liệu chứa trong gầu còn phải kể đến trọng lợng

bộ phận công tác Sức nâng của máy xúc một gầu di chuyển bánh lốp từ 0,32-5 Tấn;

đối với máy di chuyển xích từ 2-10 Tấn

Cho gầu xúc vật liệu đợc thực hiện bằng hai phơng pháp :

Phơng pháp 1: Hạ gầu xuống đống vật liệu,cho máy tịnh tiến,lúc đầu gầu cắmvào đống vật liệu, nhờ lực đẩy của máy gầu cắm sâu vào đống vật liệu ,sau đó nânggầu lên vật liệu sẽ đợc chất đầy trong gầu

Phơng pháp 2: hạ gầu xuống đống vật liệu,cho máy tịnh tiến cắm vào đống vậtliệu với chiều sâu không lớn, sau đó vừa nâng gầu lên vừa cho di chuyển máy chậm

về phía trớc,gầu sẽ đợc chất đầy vật liệu từ từ

Theo phơng pháp hai đạt hiệu quả cao hơn, vì khi gặp vật liệu cục không thể đasâu gầu một lần vào đống vật liệu đợc,do lực cắm lỡi gầu lớn, bộ phận di chuyểnmáy sẽ bị trợt Do đó gầu đợc đa vào đống vật liệu cục phải từng nấc sẽ thuận lợihơn, giảm đợc lực cản Theo phơng pháp hai sẽ tiết kiệm năng lợng hơn so với ph-

di chuyển của máy bốc xúc một gầu chạy xích tơng đơng tốc độ di chuyển của máykéo bánh xích từ(3-8)km/h; khi lắp thêm hộp giảm tốc phụ thì có thể đến(8-12)km/hvới mục đích để đảm bảo lực đẩy lớn nhất so với lực bán di chuyển bánh xích trênnền Máy bốc xúc một gầu bánh hơi, thờng đợc trang bị bộ biến tốc thuỷ lực,đảmbảo tốc độ di chuyển có thể thay đổi tốc độ vô cấp từ(0-40)km/h Khối l ợng riêngcủa máy bốc xúc một gầu di chuyển bánh hơi thờng (3-4)Tấn trên một tấn sức nângcủa gầu

Công suất cần thiết của động cơ đợc xác định từ trọng lợng máy và tốc độ dichuyển của máy, thờng cứ (25-35)KW trên một tấn sức nâng của gầu

I.1.1:Công dụng và phạm vi sử dụng máy xúc lật.

Hiện nay máy xúc lật là một loại thiết bị không thể thiếu đợc trong việc thicông , xây lắp các hạng mục công trình Máy xúc lật thờng đợc dùng để xúc đất cấp

I, cấp II, xúc các loại vật liệu rời nh đá, cát, than rời đổ vào các phơng tiện vận

chuyển hoặc dồn thành đống trong phạm vi công trờng, xếp dỡ vận chuển hàng hóa

và các vận nặng ở các nhà kho, bến bãi

Hình 1: Máy xúc lật đang vận chuyển thân cống.

Nó đợc sử dụng rộng rãi trong các mỏ đá, trong các xí nghiệp sản xuất vật liệuxây dựng,trong các kho bãi chứa vật liệu xây dựng và trong các trạm sản xuất bêtông tơi,bê tông Atphal Ngoài ra máy bốc xúc còn đợc sử dụng vào một số côngviệc khác tuỳ vào bộ công tác của từng máy mà ta có công dụng riêng

Hình 2: Máy xúc lật đang vận chuyển đất.

Máy xúc lật ngày càng trở nên đa dụng, đa dạng đảm nhận nhiều công việckhác nhau nh vận chuyển gỗ trong lâm nghiệp, hay trong nông nghiệp

I.1.2:Phân loại máy xúc:

a Máy xúc một gầu:

Ngời ta phân loại máy xúc một gầu ra hai loại, máy xúc gầu thuận và máy xúcgầu nghịch Trong máy xúc gầu thuận và nghịch lại chia làm hai loại Máy xúc gầuthuận (nghịch) điều khiển bằng cáp và máy xúc gầu thuận nghịch điều khiển bằng

thủy lực Máy xúc gầu thuận điều khiển thủy lực có loại xả đất qua đáy gầu, có loạixả đất bằng cách xoay gầu để úp miệng gầu hớng xuống.

Hình 3: Máy xúc gầu nghịch điều khiển thủy lực.

Máy xúc gầu ngửa làm việc theo chu kỳ trên từng vị trí đứng của máy, mỗi

chu kì gồm bốn giai đoạn sau

+ Xúc và tích đất vào gầu

+ Quay gầu đến nơi dỡ tải

+ Dỡ tải, đổ đất ra khỏi gầu

+ Quay gầu không tải trở lại vị trí đào đất để bắt đầu chu kỳ tiếp theo

Trong một chu kỳ làm việc máy không di chuyển mà chỉ đứng tại chỗ, vì vậyphải chọn vị trí đứng của máy sao cho vùng làm việc của máy bao phủ cả vùng lấy

đất và vùng dỡ tải, tức khả năng với gầu của máy phải với tới đợc vị trí dỡ tải

+Máy xúc lật di chuyển bánh lốp.

- Theo cách dỡ tải:

+Máy xúc lật dỡ tải phía trớc máy

+Máy xúc lật dỡ tải hai bên sờn

+Máy xúc lật dỡ tải ra phía sau

- Theo kết cấu thiết bị công tác:

- Theo kết cấu tổng thể:

+Máy xúc lật làm việc liên tục

+Máy xúc lật làm việc theo chu kỳ

*

máy xúc lật bánh lốp.

Hình 4: Máy xúc lật bánh lốp

-Sử dụng động cơ diezen, chế độ làm việc nặng của Caterpillas.

-Ca bin tiện nghi, có tầm quan sát tốt,có cơ cấu điều khiển và nâng tự động.-Vô lăng và chỗ ngồi giảm chấn có thể điều chỉnh đợc, bốn bánh có phanh đĩangâm kín trong dầu

- Truyền động biến mô tự động cho phép ngời lái có thể lựa chọn chế độ điềukhiển bằng tay hoặc tự động.

- Kiểm soát các chức năng làm việc của máy bằng máy tính Có thể hiển thịbáo khi phanh bị mòn quá, có cơ cấu hành tinh giới hạn trợt

-hệ thống giảm chấn điều khiển lái tự động đóng, mở

-Có thể kiểm soát tải trọng

*máy bốc xúc có bộ di chuyển bánh xích:

-Tính đa năng cao: có thể đào,chất tải,ủi,lấp hố móng với mọi điều kiện đất nề

- Ca bin êm dịu đảm bảo môi trờng tuyệt vời cho ngời lái

- Xích bôi trơn kín làm giảm mức mài mòn và chi phí bảo dỡng

- Thanh nối kín làm kéo dài chu kì bôi trơn và giảm thời gian bảo dỡng

-Điều khiển gầu tự động cho phép nâng gầu tới chiều cao để đặt trớc và quayvềvới góc đào đặt trớc, làm giảm thời gian chu kì làm việc

-Các gầu công dụng chung và đa dụng, cơ cấu thay dầu nhanh và nhiều thiết bịcông tác khác làm tăng tính đa năng của máy

- Động cơ phía sau tạo ra sự ổn định tự nhiên nh một đối trọng, tầm quan sáttốt và tỉ lệ trọng lợng/công suất tốt

-Truyền động thuỷ lực thuỷ tĩnh điều khiển điện tử cho phép điều khiển haigiải xích độc lập Quay vòng nhanh, tốc độ thay đổi vô cấp hai chiều gia tốc nhanh,cơ động và năng suất cao

-Bơm và mô tơ thuỷ lực có dung tích làm việc thay đổi làm cho hiệu quả làmviệc cao và điều khiển dễ dàng

-Thanh nối chữ Z làm tăng lực đào, ít điểm bơm mỡ hơn và tốc độ đổ nhanhhơn

I.1.3:Cấu tạo chung và nguyên lý làm việc.

a Cấu tạo chung.

Hình 5: Cấu tạo máy xúc lật.

1-gầu xúc; 2-thanh đẩy; 3-xy lanh lật gầu; 4-khung chính; 5-ca bin điềukhiển ;

6-máy cơ sở; 7,10: hệ thống di chuyển bánh lốp; 8- khớp quay; 9:xy lanhnâng hạ khung chính

b Nguyên lý làm việc

Máy xúc lật làm việc theo chu kỳ, mỗi chu kỳ gồm sáu giai đoạn

+ Tiến về nơi xúc đất

+ Xúc đất vào gầu

+ Lùi khỏi nơi xúc đất

+ Tiến đến nơi dỡ tải

+ Dỡ tải khỏi gầu

+ Lùi lại để bắt đầu chu kỳ mới

- Giai đoạn xúc đất vào gầu:

Điều khiển các xi lanh thực hiện hạ gầu, miệng gầu hớng về phía trớc, cho máytiến tới để xúc đất vào gầu bằng sức đẩy của máy đồng thời điều khiển lật ngửa dầngầu lên để chứa đất trong gầu

- Giai đoạn rời khỏi nơi xúc đất và tiến đến nơi dỡ tải:

Giai đoạn này máy phải thay đổi hớng di chuyển vì vậy phải hạ gầu xuống thấptránh lật máy do lực ly tâm của gầu chứa đất gây ra Xả đất, nâng gầu lên cao đồngthời lật miệng gầu xuống để đổ đất ra

I.2:Một số vấn đề chung trong sử dụng và thi công máy xúc lật

I.2.1:Các mức đánh giá về gầu xúc đối với các máy xúc lật.

- Sức chứa chất đống của một gầu xúc của máy bốc xúc đợc dựa trên các tiêuchuẩn SAE Tiêu chuẩn này quy định góc dốc tự nhiên của vật liệu là 2:1 đối vớiphần vật liệu nằm ở phía trên của sức chứa gạt bằng Sự điều chỉnh theo hệ số đầygầu đối với một gầu xúc của máy bốc xúc điều chỉnh sức chứa chất đống đổi theokhối vật liệu rời(ICY) dựa trên loại vật liệu đợc đào

Khi khối vật liệu theo thể tích của một gầu xúc đợc xác định, bắt buộc phảikiểm tra về trọng lợng đối với tải Khác với máy đào, để đa gầu xúc vào vị trí đổ,máy bốc xúc bắt buộc phải quay và di chuyển cùng với tải S EA đã thiết lập cácgiới hạn về trọng lợng tải hoạt động đối với các máy bốc xúc Một máy bốc xúcbánh lốp bị giới hạn bởi tải hoạt động, theo trọng lợng, giá trị này nhỏ hơn 50% củatải trọng đầy đủ tĩnh đợc xác định theo trọng lợng kết hợp của tảivà gầu xúc, đợc đo

từ trọng tâm của thiết bị đến cự li tiếp cận tối đa của gầu xúc, với đối trọng và cáclốp thờng Với trờng hợp máy bốc xúc bánh xích, tải trọng hoạt động đợc giới hạn d-

ới 35% của tải trọng tĩnh Hầu hết các gầu xúc đợc thiết kế kích thớc dựa trên trọnglợng tiêu chuẩn 3.000 lb trên Cuyd vật liệu rời

I.2.2:Các chỉ tiêu kỹ thuật về hoạt động.

Các chỉ tiêu kĩ thuật về hoạt động đại diện đối với một máy bốc xúc bánh lốp

đợc liệt kê dới đây:

-Sức kéo của bánh đà của động cơ 119@ 2.30 rmp

a.Các hệ số đầy gầu đối với các máy xúc lật bánh lốp và bánh xích.

Mức năng suất của một máy xúc lật sẽ phụ thuộc vào:

Thời gian cố định cần thiết để chất tải cho gầu xú,đổi số,quay đầu và đổ tải.-thời gian cần thiết để di chyềnt vị trí chất tải

-Thể tích thực tế của vật liệu đợc vận chuyển trong mỗi chuyến

Các máy bốc xúc lật bánh lốp có khả năng di chuyển tốt hơn và có thể dichuyển với tốc độ cao hơn trên các mặt đờng vận chuyển êm thuận, các mức năngsuất của chúng cao hơn so với các thiết bị bánh xích trong các điều kiện thuận lợi

đòi hỏi cự li di chuyển dài

Khi vận chuyển với gầu xúc có tải, thiết bị cần phải di chuyển với tốc đổtungbình khoảng 80% so với tốc độ tối đa trong phạm vi tốc độ thấp Khi trở về khôngtải, thiết bị cần phải di chuyển với tốc độ trung bình khoảng 60% của tốc độ caonhất của phạm vi tốc độ trung bình đối với các cự li dới 100ft và tại tốc độ khoảng80% của tốc độ cao nhất trong cùng phạm vi tốc độ đối với các cự li 100 ft và lớnhơn Các tốc độ trung bình (theo foot trên phút fpm) nên vào khoảng cách nh sau:

-vận chuyển tất cả các cự ly:

*thời gian chu kỳ:

c Các mức sản l ợng của các máy xúc lật bánhxích:

Các mức sản lợng của các máy bốc xúc bánh xích đợc xác định theo cùngcách thức đối với các máy bốc xúc bánh lốp

I.3:Tình hình máy xúc lật ở Việt Nam.

Những năm gần đây,mức độ cơ giới hoá trong lĩnh vực thi công ở nớc ta ngàycàng tăng,tính đến năm 1993 tổng số thiết bị cơ giới hoá đã tăng lên tới 40.000chiếc,bao gồm gần 50 chủng loại khác nhau của khoảng 24 nớc sản xuất Trong đó

bộ giao thông vận tải quản lỷtên 20%.Do số lợng máy móc quá nhiều gây khó khăncho công tác quản lý,khai thác những máy móc thiết bị thờng đợc nhập từ các nớc

Đông Âu từ những thập kỉ trớc nên tính tối u của bộ công tác và máy cơ sở cònnhiều hạn chế Hiện nay do điều kiện kinh tế nớc ta còn kém phát triển,việc nhậpkhẩu hay đầu t chế tạo máy mới gặp rất nhiều khó khăn Vì vậy việc khai thác cácthiết bị máy móc đã có và tối u hoá bộ công tác để phù hợp với tình hình sử dụngcủa nớc ta là công việc rất quan trọng và cần thiết

Hiện nay máy xúc lật ở Việt Nam chủ yếu dùng ở các trạm trộn bê tông ximăng,bê tông nhựa nóng Một máy xúc có thể đáp ứng đợc cho một trạm Ví dụ nhtại xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng thuộc công ty xây dựng số 6 Hà Nội có mộtmáy bốc xúc KLD70 dung tích gầu 2 tấn phục vụ cho trạm trộn bê tông xi măngcông xuất 35m3 /h Hiện nay nớc ta đang trong công cuộc phát triển cơ sở hạ tầngrất lớn vì vậy máy bốc xúc rất quan trọng và cần thiết

I.4:Truyền động thuỷ lực tại n ớc ta hiện nay.

Truyền động thuỷ lực (TĐTL) là một tiến bộ khoa học kỹ thuật, đợc áp dụngrộng rãi trong khoảng 30 năm tở lại đây trong nhiều ngành chế tạo máy Việc ứngdụng TĐTL ngày càng nhiều đã góp phần nâng cao các chỉ tiêukinh tế kĩ thuật củamáy móc, và nhất là đã đáp ứng một phần nhu cầu động hoá ngày càng cao trong

kỹ thuật

Cùng với sự phát triển của thời đại,trên các máy xây dựng và xếp dỡ, đặc bịêt

là máy thi công, khuynh hớng thuỷ lực hoá dần dần chiếm u thế một cách tuyệt đối.Năm 1984 ở các nớc t bản phát triển, các máy xây dựng và xếp dỡ TĐTL nh cần trục

ô tô, xe nâng hàng, máy làm đất chiếm tới 94%, cho tới nay con số này xấp xỉ100%

Các máy xây dựng và xếp dỡ TĐTL đợc sử dụng rộng rãi ở các ga đờng sắt,bến cảng,kho bãi hàng hoá, trên các công trờng xây dựng,bãi khai thác vật liệu đểthực hiện các công việc xếp dỡ hàng hoá, trục lắp các thiết bị, thi công xây dựng Sở

dĩ chúng đợc sử rộng rãi nh vậy là do hệ thống truyền động thuỷ lực có rất nhiều u

điểm nổi bật

- Có khả năng truyền đợc lực lớn và đi xa

-Trọng lợng, kích thớc bộ truyền nhỏ hơn so với các kiểu truyền động thuỷ lựckhác

-Các khả năng tạo ra những tỉ số truyền lớn ( tới 2000 hoặc cao hơn nữa).-Quán tính của truyền động nhỏ

-Truyền động êm dịu không gây ồn

-Điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng, thuận lợi, không phụ thuộc vào công suấttruyền động

-Cho phép điều chỉnh vô cấp tốc độ của bộ công tác

- Có khả năng tự bôi trơn bộ truyền,nâng cao đợc tuổi thọ của máy

- Có khả năng tự bảo vệ máy khi quá tải

- có khả năng bố trí bộ truyền theo ý muốn, tạo hình dáng tổng thể đẹp, có độthẩm mỹ cao

- Dễ dàng chuyển đổi chuyển động quay thành tịnh tiến và ngợc lại

- Sử dụng các cụm máy đã đợc tiêu chuẩn hoá, thống nhất hoá, tiện lợi choviệc sửa chữa, thay thế cụm chi tiết, giảm thời gian và giá thành sửa chữa

Tuy nhiên bên cạnh đó truyền động thuỷ lực vẫn còn tồn tại những nhợc điểm: -Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng công tác dễ bị rò rỉ hoặc khôngkhí bên ngoài dễ bị lọt vào làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn định của bộtruyền động Do vậy cần phải thờng xuyên kiểm tra bộ truyền động này

- áp lực công tác của dầu khá cao, đòi hỏi phải chế tạo bộ truyền động từ cácloại vật liệu đặc biệt và chất lợng công nghệ chế tạo phải rất cao Do vậy giá thành

Trong truyền động thuỷ đậu, năng lợng truyền đợc cơ bản là do kết quả sửdụng động năng của dầu, còn áp suất dùng không cần lớn

Với các máy xây dựng và xếp dỡ, truyền động thuỷ động cha phát triển đếncác bộ máy trực tiếp (tức là nó cha làm đợc nhiệm vụ quán xuyến từ động cơ đếncác cơ cấu cuối cùng của máy), mà chỉ có tính chất thay thế một khâu nào đấy (lyhợp, hộp số ) của truyền động cơ học

Trái lại truyền động thuỷ tĩnh đã giải quyết triệt để khâu truyền động từ độngcơ đến tận các bộ máy khác nhau trong máy, mà nhiều khi không hoặc ít dùng hìnhthức cơ học hỗ trợ Nói tóm lại, về mọi phơng diện, truyền động thuỷ tĩnh đợc đánhgiá cao

Chơng ii: Tính toán thiết kế tổng thể máy bốc xúc

II.1: xe cơ sở và ph ơng án thiết kế.

II.1.1: Xe cơ sở

a.Vài nét sơ l ợc về cấu tạo.

Khác với cấu tạo chung của đại bộ phận các xe chuyên dùng khácnh máy xúcmột gầu hay máy nâng thờng có cấu tạo một thân máy xúc lật CAT-904B có cấutạo hai thân, thân trớc và thân sau nối với nhau bằng các khớp mềm Thân trớc vàthân sau có thể quay tơng đối với nhau theo chiều ngang khi xe đối hớng chuyển

động và theo chiều đứng khi xe chuyển động trên đờng không phẳng

Hình 6: Xe cơ sở

* Phần thân sau.

Thân sau xe là một giá dạng hộp đợc gá trực tiếp lên cầu sau Do vận tốc dichuyển thấp (vmax= 20 Km/h) việc nâng cao êm dịu cho lái xe đợc khắc phục chính

do lò xo của ghế và các khớp mềm nối hai thân xe

Động cơ và các bộ phận khác của hệ thống truyền lực đợc đặt gọn dới hộp thânsau Hệ thống truyền lực cơ khí có sự kết hợp với thủy lực, đặc biệt hộp số thủy cơchỉ đợc thiết kế một số tiến và một số lùi Bơm dầu đợc dẫn động từ hộp số cấp dầu

có áp suất tới các xi lanh công tác Ngoài ra ở thân sau còn bố trí các thiết bị điềukhiển hệ thống truyền lực, hệ thống phanh, chiếu sáng, cơ cấu điều khiển thủylực

Hình 7: Phần thân sau máy.

* Phần thân trớc.

Thân trứớc xe bố trí cơ cấu làm việc Cơ cấu làm việc đợc cấu tạo bởi cần nânghạ gầu, gầu xúc, đòn quay và xi lanh tác dụng hai chiều gắn một đầu với thân tr ớc,một với cần nâng

Hình 8: Phần thân trớc máy

Điều khiển quay gầu để xúc hoặc xả đợc dẫn động bởi một xi lanh hai chiềugắn với thân trớc, đầu kia gắn với đòn quay Đòn quay có thể quay quanh chốt gắntrên ống nối hai thanh của cần nâng Điều khiển các xi lanh bằng các cơ cấu điềukhiển thủy lực đặt ở thân sau

b Phạm vi hoạt động của xe.

Xe xúc lật cỡ nhỏ CAT-904B với u thế về kích thớc và khả năng di chuyển cơ

động nhờ hệ thống di chuyển bằng lốp nên xe có phạm vi hoạt động rộng

- Máy xúc lật trong xây dựng đợc sử dụng để xếp dỡ, vận chuyển với cự lyngắn các loại vật liệu rời (cát đá sỏi), tơi hoặc dính, xúc các loại hàng rời, hàng cụcnhỏ

- Khai thác (đào và xúc) đất thuộc nhóm: I và IIvà đổ lên các thiết bị vậnchuyển

- Đợc sử dụng phổ biến trong vệ sinh môi trờng ở các thành phố do có kích

th-ớc nhỏ gọn và khả năng di chuyển cơ động

c Các thông số kỹ thuật xe cơ sở CAT-904B.

Chiều dài toàn bộ( kể cả gầu xúc): 4520 mm

Số lợng xi lanh trong cơ cấu làm việc: 3 xi lanh

Trong đó: + Một xi lanh điều khiển gầu

+ Hai xi lanh điều khiển nâng hạ

d Yêu cầu kỹ thuật của xe

Dể kéo dài tuổi thọ của xe và an toàn khi làm việc ngời điều khiển phải tuânthủ nghiêm ngặt các yêu cầu đảm bảo an toàn Có chế độ bảo dỡng và kiểm tra th-ờng xuyên, kịp thời phát hiện và khắc phục sai sót hỏng hóc Đặc biệt phải kiểm tra

kỹ hệ thống thủy lực của xe trớc khi làm việc nh áp suất đã đủ cha , bơm dầu hoạt

động nh thế nào Kiểm tra hệ thống truyền lực, hệ thống điện, các khâu khớp, gầuxúc

II.1.2:Lựa chọn ph ơng án thiết kế.

Căn cứ vào tình hình thực tế sử dụng máy bốc xúc ở nớc ta hiện nay, do cókích thớc nhỏ gọn và khả năng di chuyển cơ động với hệ thống di chuyển bánh lốpthích hợp với môi trờng làm việc chật hẹp, trong phạm vi đề tài thiết kế này em xin

đợc trình bày các bớc thiết kế máy xúc lật theo phơng án máy xúc lật cỡ nhỏ đợc sửdụng phổ biến trong vệ sinh môi trờng ở các thành phố

II.2: tính toán các thông số kỹ thuật của máy bốc xúc di chuyển bằng bánh lốp

II.2.1:Năng suất của máy

ck t

tg d

k k q N

.

3600

Khối lượng riờng  (T/mT/m 3 ) K d

Chọn K =0,5

Ktg:hệ số sử dụng thời gian.Ktg  0 , 85  0 , 9.

Chọn Ktg=0,88

Kt:hệ số tơi trung bỡnh

-Đỏ dăm kt=1 , 15  1 , 16-Cỏt kt  1  , 1 1 , 5

-Đất tơi kt  1 , 2  1 , 26-đất bản đỏ kt=1 , 24  1 , 3

Chọn K T = 1,15

Tck- thời gian một chu kỳ,s:

Tck=t1+t2+t3+t4

Với:

t1=5  6.s- thời gian xúc vật liệu

t2: thời gian di chuyển đến nơi dỡ,s:

: thời gian trở về vị trí xúc vật liệu

v0= 4 m/s: tốc độ di chuyển khi không có vật liệu

vậy t4=5 s

Tck=t1+t2+t3+t4=5+10+3,5+5=23,5 s

Vậy :

ck t

tg d

k k q N

.

3600

q- Hệ số khối lợng(q=0,2 với bánh lốp, q= 0,3 đối với bánh xích)

Thay số ta có khối lợng của máy là:

m=QH/q =0,55/0,2 =2,45 (T)

Chọn máy có khối lợng m= 4 (T) để tính toán

II.2.3: Lực kéo lớn nhất.

Lực kéo lớn nhất PKmax đặt trên bánh chủ động đợc tính theo khả năng bám củamáy nh sau:

PKmax= Gb b

= 32000 0,8

= 25600 (N)

Chơng iii: Tính toán thiết kế một số cụm chi tiết chủ

yếu của máy xúc lật

III.1:Tính toán thiết kế bộ công tác

III.1.1:Tính toán thiết kế gầu xúc

1> xác định hệ thống lực tác dụng lên gầu xúc.

Để tính toán thiết kế gầu xúc,ta tính toán gầu trong trờng hợp máy làm việcbất lợi nhất: Máy vừa tịnh tiến lên dốc đi lên đống vật liệu vừa hạ gầu để xúc vậtliệu đồng thời nâng và lật gầu để đổ vật liệu vào phễu chứa Do vậy khi gầu khi gầu

xúc làm việc nó vừa di chuyển để tích vật liệu vào gầu nh lỡi ủi,vừa quay gầu nh gầungửa của máy đào gầu ngửa.

2> Lực tác dụng vào góc mép gầu khi gặp vật cản tại góc mép gầu: Rx,Ry.

Ta dùng hai lực này để tính bền cho gầu và răng gầu

=11,2 : Hệ số có thể thực hiện đồng thời một vài thao tác Chọn =1v- Vận tốc di chuyển của máy khi sục vào vật liệu

v=7,4 (m/h) = 2,05 (m/s)Thay số ta có:

VT=0,277.0,5.1.2,05 =0,284(m/s)V=VT.(1-)

=0,07 : Hệ số di chuyển số 1

Vậy: V=0,284.(1-0,07) =0,264 (m/s)

m- tổng khối lợng máy

m=4000 (KG)C- độ cứng có giá trị phụ thuộc vào độ cứng của bộ công tác và độ cứng củavật liệu

C=

2 1

2

1

C C

C C



Với:

C1- §é cøng cña bé c«ng t¸c tÝnh theo c«ng thøc thùc nghiÖm.

C= 3528000.120000

3528000 120000 =119590 (N/m)

W-Lùc c¶n di chuyÓn

W=Gm.ff-HÖ sè ma s¸t

f=0,04 (b¸nh lèp)VËy:

W=39200.0,04=1568(N)Thay sè ta cã:

G m  0.

Trong đó:

G0- trọng lợng của bộ công tác

G0= Gm*K0 (KG)Trong đó :

- B¸n kÝnh mÐp gÇu:

R0=

)]}1801(5,02[cotsin

)

cos(

5,

0 1

s= (1,1  1,2) Chän s= 1,2

k= (0,12 0,14)Chän k = 0,14

r= (0,35 0,4)Chän r= 0,4

1 = (5 100)Chän 1= 60

0 = (420- 460)Chän 0 = 450

=0,68 (m) = 680 (mm)

l1=(0,12  0,14) R0

= (81,6  95,2)Chọn l1 = 90 (mm)

l2= l3 = (1,1  1,2 ) R0

l2= l3 = 748  816 (mm)chọn l2= l3 = 800 (mm)

Bán kính đáy gầu:

r0=( 0,35  0,4) R0

= (238  272) (mm)Chọn r0 = 250 (mm)

III.1.2: Tính toán thiết kế cần xúc

1>Lực và biểu đồ nội lực của cần xúc

Xột trạng thỏi mỏy bốc xỳc tớch đầy vật liệu Đõy là trạng thỏi làm việc bất lợinhất bởi mỏy phải chịu cả lực động và lực ngẫu nhiờn do nhiều nguyờn nhõn gõy ra.Lỳc đầu hạ gầu xỳc xuống đống vật liệu, cho mỏy chuyển động tịnh tiến, gầu từ từcắm vào đống vật liệu với chiều sõu cắm khụng lớn; sau đú vừa nõng gầu vừa chomỏy di chuyển chậm về phớa trước, gầu được chất vật liệu dần dần

Lực tác dụng lên cần xúc bao gồm:

+ P01: Lực cản đưa gầu cắm vào đống vật liệu

+ P02: Lực cản xúc vật liệu khi nâng hoặcquay gầu

+ Gt: Trọng lượng của tay gầu

k2- Hệ số kích thước hạt vật liệu

khi kích thước hạt a100 mm, k2=1;

khi kích thước hạt a200 mm, k2=1,25;

khi kích thước hạt a300 mm, k2=1,75;

khi kích thước hạt a400 mm, k2=2,5

Chän :k2=1,75

B- Chiều dµi gầu (m), B=1,45 m.(b»ng bÒ réng m¸y c¬ së)

S- Chiều sâu cắm gầu vào đống vật liệu (m), S=0,8 (xác địnhsau)s1,1=0,78.

Khi đó:

P01=1,6.2.103.1,75.1,45.0,78 = 63336 (N)

* Lực cản xúc vào đống vật liệu được xác định theo phương pháp

Ta coi đống vật liệu rời như một vật thể xốp ta có phương trình cân bằng giớihạn:

Khi quay gầu, ở tại lưỡi gầu xuất hiện lực cắt tiếp tuyến với quỹ đạo tiếpxúc là P02 Có thể coi P02 đặt ở phương thẳng đứng (như hình vẽ) Các mặt trượt củavật liệu sẽ là OA và OB Tại mặt cắt OA lực cản là nhỏ nhất, vật liệu bên phải mặtcắt OA sẽ rơi vào gầu Để nâng gầu lên phải thắng được lực cản theo mặt trượt OB.Chiếu lực P02 theo hướng OB và theo hướng vuông góc với nó:

C F

tg P

).

2 45 sin(

) 2 45 cos(

1

0

tg

F C

sin(

sin

0 0

Với B- Chiều dài gầu(m), lấy B=1,45 m

S- Chiều rộng gầu cắm vào đống vật liệu(m)

Với vật liệu xây dựng, góc nội ma sát  và góc chân nón  lấy =450

S B C Sin

Sin S

B C h

B C F C

) 2 45

(

.

0 0

P02  1 , 41

Nếu kể cả lực cản hai thành bên gầu thì phải nhân thêm 1520% Khi đó:

S B C

P02  ( 4  1 , 7 ) .

Lấy: P02  2 , 5 C.B.S

Chiều sâu S được xác định theo điều kiện thể tích của khối vật liệu nằm bênphải OB bằng dung tích gầu chứa:

* Sơ bộ chọn trọng lượng tay gầu Gt=400 (N)

* Trọng lượng cần xúc gc phân bố đều trên suốt chiều dài cần, sơ bộ chọn

- Biểu đồ mômen uốn

- Biểu đồ lực cắt

*Biểu đồ nội lực cho đoạn A-B:

- Xét đoạn AB: Dùng mặt cắt (1-1), xét cân bằng bên trái (0Z10,53)

Qy= -P1-gc1.Z1

Mu= P1.Z1+ gc1 2

2 1

Z

.

Nz= gc2.Z1-P2

*Biểu đồ nội lực cho đoạn B-C:

- Xét đoạn BC: Dùng mặt cắt (2-2), xét cân bằng bên trái (0Z20,8)

Qy= -P1-Gt1-gc1(0,53+Z2)

Mu= P1.(0,53+Z2)+Gt1.Z2+ gc1

2 2

2

Z



+Tại Z2=0,8:

Qy1= -32778 (N)

Mu1=42989,8 (N.m)

Nz1=- 12002 (N)

*Biểu đồ nội lực cho đoạn C-D:

- Xét đoạn CD: Dùng mặt cắt (3-3), xét cân bằng bên trái (0Z30,42)

Qy= - gc1.Z3 +YD

Mu=gc1 2

2 3

Z

-YD.Z3

Nz= XD-gc2.Z3.