Tài liệu tham khảo máy làm đất
xây dựng đ ạ i h ọ c trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất đồ án : máy làm đất hoàng mạnh cờng lời nói đầu -Sau quá trình học tập nghiên cứu môn học Máy làm đất chúng em đã đợc trang bị những kiến thức lý thuyết cơ bản về các máy làm đất. Đó là những cấu tạo, đặc tính, thông số kỹ thuật, nguyên lý tính toán, phạm vi áp dụng sự kết hợp của các máy trong quá trình sử dụng thực tế. -Hiện nay trong lĩnh vực cơ giới hoá thi công, lĩnh vực máy làm đất rất đa dạng và phong phú, với rất nhiều chủng loại, đặc tính kỹ thuật, khả năng làm việc khác nhau. Công việc mà máy làm đất thực hiện chủ yếu là việc đào đắp, san nền, làm móng .Nh vậy điều kiện làm việc là thờng xuyên trực tiếp ở ngoài trời, tiếp xúc với bụi đất, ma gió .Yêu cầu đối với ngời quản lý sử dụng cần phải nắm bắt đợc toàn bộ những đặc tính và khả năng làm việc của máy. Còn đối với ngời thiết kế cần phải nắm đợc các thông số kỹ thuật, yêu cầu kết cấu, khả năng chịu lực, các sơ đồ dẫn động . Từ những yêu cầu đó cần tiến hành tính toán thiết kế để đảm bảo máy sau khi thiết kế, chế tạo máy có đầy đủ tính năng, khả năng làm việc nh yêu cầu kỹ thuật đề ra. -Đồ án môn học Máy làm đất sẽ giúp cho chúng em nắm bắt đợc trình tự tính toán và kết cấu máy cụ thể. Từ đó sẽ giúp cho chúng em củng cố đ- ợc những kiến thức lý thuyết đã học nắm bắt đợc trình tự tính toán các yêu cầu cụ thể khi tiến hành thiết kế máy cụ thể ứng dụng sau này. Thực hiện: hoàngmạnh cờng khoa cơ khí xây dựng Page - 1 xây dựng đ ạ i h ọ c trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất số liệu và nội dung tính toán số liệu thiết kế: Đầu đề: Thiết bị ủi vạn năng trên máy kéo T100M Các số liệu ban đầu: -Đặc tính kỹ thuật của máy kéo T100M. -Hệ thống điều khiển bằng cáp -Cấp đất nơi làm việc : II -Độ dốc khi máy lên dốc: i=10% nội dung tính toán : Phần tính toán chung: -Công dụng, phân loại, cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy ủi -Xác định các thông số cơ bản của máy. -Tính toán kéo máy ủi. -Tính năng suất máy ủi. Xác định lực tác dụng lên máy và thiết bị ủi Phần tính toán và thiết kế : -Tính toán và thiết kế khung ủi và thanh xiên phần i: tính toán chung I-Công dụng, phân loại, cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy ủi I.1-Công dụng -Máy ủi thuộc máy chủ đạo trong nhóm máy đào và vận chuyển đất. Nó đợc sử dụng hiệu quả để làm các công việc sau: +Đào vận chuyển đất trong cự li tới 100m, tốt nhất ở cự ly từ 10- 70m, với các nhóm đất I,II,và III +Lấp hào, hố và san mặt bằng nền móng công trình. +Đào và đắp nền cao tới 2 m +Ngoài ra máy ủi còn có thể làm các công viêc chuẩn bị mặt nền nh: bào cỏ, bóc lớp tầng phủ, hạ cây(đờng kính tới 30cm), nhổ gốc cây, thu dọn mặt bằng thi công .Máy còn đợc dùng để làm nhiệm vụ kéo cây hoặc đẩy các phơng tiện khác. Thực hiện: hoàngmạnh cờng khoa cơ khí xây dựng Page - 2 xây dựng đ ạ i h ọ c trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất I.2-Phân loại -Máy ủi thờng đợc phân ra theo loại công suất động cơ, lực kéo, kiểu điều khiển, đặc điểm thiết bị di chuyển và kết cấu của bộ phận công tác. *Tuỳ thuộc vào độ lớn của công suất động cơ và lực kéo danh nghĩa ở móc kéo của máy cơ sở, máy ủi đợc chia thành các loại: +Rất nặng (công suất trên 300ML, lực kéo trên 30T). +Nặng (công suất 150-300 ML, lực kéo 20-30T). +Trung bình (công suất 75-150 ML,lực kéo 13.5-20T). +Nhẹ (công suất 35-75 ML, lực kéo 2.5-13.5T). +Rất nhẹ (công suất 3.5 ML, lực kéo 2.5T). *Theo kiểu điều khiển nâng hạ lỡi ủi ta có: +Điều khiển bằng tời + dây cáp. +Điều khiển bằng cilanh thuỷ lực. *Căn cứ vào thiết bị di chuyển ta có: +Máy ủi di chuyển bằng bánh xích. +Máy ủi di chuyển bằng bánh lốp. *Hiện nay máy ủi có hệ thống điều khiển bằng hệ thống thuỷ lực có nhiều u điểm nên thờng đợc chọn trong quá trình thi công I.3-Cấu tạo -Máy ủi là sự kết hợp của 1 đầu kéo với 1 bộ phận công tác ủi. Bộ phận này đợc chế tạo từ kết cấu thép với mối ghép hàn và các cụm chi tiết liên kết với nhau chủ yếu nhờ khớp xoay.Bộ phận ủi có thể là vạn năng hoặc không vạn năng, với kiểu vạn năng thì khung ủi có kết cấu liền khối và đợc nối với lỡi ủi bằng khớp cầu. -Lỡi ủi bao gồm 2 phần cơ bản là thân lỡi và lỡi cắt. Thân lỡi chế tạo từ thép thờng còn lỡi cắt có dạng tấm đợc chế tạo từ thép hợp kim Mangan gồm 3 mảnh rời nhau và đợc ghép với thân lỡi bằng các bulông đầu chìm. Bộ công tác ủi đợc liên kết với máy cơ sở thông qua liên kết chốt xoay ở chân khung ủi và hệ thống cáp . I.4-Nguyên lý làm việc Thực hiện: hoàngmạnh cờng khoa cơ khí xây dựng Page - 3 xây dựng đ ạ i h ọ c trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất -Hạ lỡi ủi bập xuống nền đào, cho máy tiên lên, đất dần dần tích tụ lại trớc lỡi ủi. Khi đã tích đầy, vận chuyển khối đất đào bằng cách cho máy nâng lỡi ủi lên một mức (cha thoát khỏi nền đào) Với mục đích đào thêm chút ít để bù hao khi vận chuyển. -Khi ta muốn rải đều khối đất đã vận chuyển, cần phải nâng lỡi ủi lên theo chiều dài muốn rải và tiếp tục cho máy tiến. II-Xác định các thông số cơ bản của máy: Máy đợc điều khiển bằng hệ thống cáp ; di chuyển bằng bánh xích, máy cơ sở là T100M -Các thông số cơ bản của máy: +Công suất máy kéo cơ sở N=74 KW +Lực kéo danh nghĩa T= 100 (KN ) +Trọng lợng máy cơ sở G 0 =12,1(T) +Trọng lợng sử dụng của máy: G m =1.2 * G 0 =14.52 (T) + trọng lợng thiết bị ủi G TB =0.17*12.1 = 2.057 ( T ) +Tốc độ di chuyển khi làm việc: Nhỏ nhất: V min =2.5 (km/h) Lớn nhất : V max =9.0 (km/h) +áp suát trên đất : 4.5 N/cm 2 II.1-Tính với thiết bị ủi Thiết bị ủi điều khiển bằng cáp bàn quay Thực hiện: hoàngmạnh cờng khoa cơ khí xây dựng Page - 4 xây dựng đ ạ i h ọ c trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất - b H H1 -Các thông số đợc chọn nh sau : STTCC Các thông số động học của bàn ủi Loại bàn ủi quay 1 Góc cắt đất 50 o 2 Góc đặt lỡi o 75 o 3 Góc đổ o 70 0 4 Góc đặt của tấm chắn phía trên k 100 o 5 Góc sau 30 o Hình chiếu bằng -Góc tạo bởi bàn ủi và dọc trục : =60 0 -Góc tạo bởi mép dới lỡi dao cắt với phơng ngang =10 0 Thực hiện: hoàngmạnh cờng khoa cơ khí xây dựng Page - 5 xây dựng đ ạ i h ọ c trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất -Chiều cao bàn ủi đợc xác định thông qua công suất của động cơ máy kéo cơ sở theo công thức: H=450 3 17.0 T - 0.5T Thay vào công thức trên ta có: H=1107(mm) -Chiều cao tấm chắn phía trên bàn ủi H 1 =(0.15-0.25)H lấy H 1 = 0.2H =221 mm -Chiều rộng bàn ủi xác định thông qua chiều cao bàn ủi với quan hệ: B = (2.6 ữ 3.0).H Thay số vào ta có : B = 3321 (mm) -Bán kính cong của bàn ủi đợc xác định theo công thức: H = a sin + R(cos +cos 0 ) => R = 0 coscos sin + aH +a=150 (mm) chiều rộng vùng phẳng trên bàn ủi để lắp dao cắt Thay các số liệu vào ta có: R= 860 (mm) -Lực tác dụng lên dao cắt: R 2 1 R P +R 2 lực theo phơng thẳng đứng tính theo công thức: R 2 = k .x.B k =60 N/cm 2 hệ số chịu tải của đất x=1.5 cm độ rộng mòn cùn của dao cắt B = 332.1 cm bề rộng của bàn ủi Thay số vào công thức trên ta có : R 2 = 38511 (N) = 38.51( KN ) Thực hiện: hoàngmạnh cờng khoa cơ khí xây dựng Page - 6 xây dựng đ ạ i h ọ c trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất +R 1 lực theo phơng nằm ngang tính theo công thức: R 1 = à 1 . R 2 (N) à 1 =0.5 hệ số ma sát giữa thép và đất Thay số vào ta có : R 1 = 19.25 ( K N ) Tính cho máy với thiết bị ủi I-Xác định lực kéo -Trong khi đào và chuyển đất, máy ủi muốn di chuyển đợc thì phải thoả mãn điều kiện sau: W P k P b +W :Tổng các lực cản tác dụng lên máy ủi. + P k : Lực kéo tiếp tuyến của máy kéo. + P b : Lực bám giữa cơ cấu di chuyển và mặt đờng. *Xác định các lực cản tác dụng lên máy ủi. -Trong quá trình đào và vận chuyển đất máy ủi gặp các lực cản sau: +Lực cản cắt đất. +Lực cản di chuyển khối đất lăn trớc bàn ủi. +Lực cản di chuyển khối đất cuộn lên phía trớc bàn ủi. +Lực cản di chuyển máy ủi. +Lực cản ma sát giữa dao cắt và đất. I.1-Xác định lực cản cắt: -Lực cản cắt đợc tính theo công thức : W 1 =k.B.h 1 Trong đó: +k=110 (kN/m 2 ) Lực cản cắt riêng với đất cấp II khi = 50 0 +B = 3.321(m) Chiều rộng bàn ủi. + h 1 : Chiều sâu cắt trong giai đoạn vận chuyển đất để bù lại sự rơi vãi đất sang hai bên, đợc tính theo công thức: B Vk h . 1 1 = Trong đó: Thực hiện: hoàngmạnh cờng khoa cơ khí xây dựng Page - 7 xây dựng đ ạ i h ọ c trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất +k 1 : Hệ số kể đến sự rơi vãi đất sang hai bên trên 1 mét quãng đ- ờng vận chuyển đất, nó phụ thuộc vào tính chất của đất, với đất khô chọn: k 1 =0.065 +V (m 3 ): Thể tích khối đất lăn trớc bàn ủi. V phụ thuộc vào tính chất của đất và các thông số hình học của bàn ủi, xác định theo công thức : t K k BH V 2 . 2 = . Trong đó: +H K = 1.328 (m): Chiều cao kể cả tấm chắn phía trên của bàn ủi: H K = H+H 1 +k t =1.25: Hệ số phụ thuộc vào tính chất của đất và tỷ số B H Thay các giá trị tên vào công thức trên ta đợc : V= 2.34 (m 3 ) => h 1 = 0.045 (m) Thay h 1 =0.045 (m) vào công thức tính lực cẳn cắt ta có: W 1 =16.44 (kN)=1.68 (T) I.2-Xác định lực cản di chuyển khối đất lăn trớc bàn ủi. -Lực cản này đợc tính theo công thức : W 2 =V à 2 = G đ .à 2 B b H h đ G w 2 w 1 Trong đó: +G đ : Trọng lợng khối đất lăn trớc bàn ủi : . .2 . . 2 tg HB VG K d == +=1.6 (T/m 3 ): Trọng lợng riêng của đất chọn theo bảng Thực hiện: hoàngmạnh cờng khoa cơ khí xây dựng Page - 8 xây dựng đ ạ i h ọ c trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất +à 2 =0.5: Hệ số ma sát giữa đất và đất. +=45 0 : Góc chảy tự nhiên của đất ở trạng thái tơi. -Thay số liệu vào tính ta có G đ = 2.93 (T) => W 2 = 1.46 (T) I.3-Xác định lực cản di chuyển khối đất cuộn lên phía trên bàn ủi. -Khi máy ủi thực hiện quá trình đào và tích đất, phía trớc bàn ủi đất đợc cuộn lên trên để tạo thành khối đất lăn có thể tích V và trọng lợng là G đ . Khối đất này sẽ nén vào bề mặt làm việc của bàn ủi áp lực N. Dới tác dụng của N, tại bề mặt tiếp xúc giữa khối đất lăn và lòng bàn ủi xuất hiện lực ma sát F ms , chống lại chuyển động của đất khi nó cuộn lên phía trên bàn ủi: N=Gđcos v Gđ* *cos W =Gđ* *cos 3 1 2 w 1 G đ -Lực ma sát này có phơng vuông góc với phơng của áp lực N và đợc xác định theo công thức: F ms =à 1 .N=à 1 .G đ .cos -Chiếu lực F ms xuống phơng di chuyển, sẽ xác định đợc lực cản di chuyển do khối đất cuộn lên phía trên bàn ủi tạo ra: W 3 =F ms .cos = à 1 .G đ .cos 2 +=50 0 : Góc cắt của dao cắt. à 1 =0.5: Hệ số ma sát giữa thép và đất. Thay số vào công thức ta có : W 3 = 0.6 (T) I.4-Xác định lực cản di chuyển máy ủi. -Lực cản di chuyển của đất đợc xác định theo công thức: Thực hiện: hoàngmạnh cờng khoa cơ khí xây dựng Page - 9 xây dựng đ ạ i h ọ c trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất W 4 =G m .(f.cos sin) +G m =14.52 (T): Trọng lợng máy ủi. +f=0.11: Hệ số cản lăn với máy ủi bánh xích. +=5.7 0 : Góc nghiêng của nơi máy làm việc so với phơng ngang. Khi <10 o cố thể xem cos=1; sintg=i. Với i =10%là độ dốccủa bề mặt làm việc Tơng ứng mỗi trơng hợp có: +Khi lên dốc: W 4 =3. (T) +Khi xuống dốc: W 4 =0.15(T) I.5-Xác định lực cản ma sát giữa dao cắt của bàn ủi và đất. -Lực cản này phụ thuộc vào thành phần thẳng đứng của lực cản cắt R 2 và trọng lợng của thiết bị ủi, xác định theo công thức sau: W 5 =à 1 .(R 2 +G TB ) Thay số vào ta có: W 5 =3 (T) Tổng hợp lực cản : (4-9) -Từ các lực cản tác dụng lên máy ủi với bàn ủi không quay ta tính đợc hợp lực tác dụng theo công thức nh sau: W ` =W 1 +W 2 +W 3 +W 4 +W 5 (4-10,a) Trong đó: +W 1 =W 1 .sin; W 2 =W 2 .sin; W 3 =W 3 .sin+W 3 +=60 0 : Góc quay của bàn ủi trong mặt phẳng ngang (so với trục máy) Khi máy ủi vạn năng dùng để san đất, bàn ủi quay trong mặt phẳng ngang và tạo với trục dọc của máy góc : Thực hiện: hoàngmạnh cờng khoa cơ khí xây dựng Page - 10 [...]... học máy làm dất v3 = 6.45 ; 10.15 Km/hứng với vận tốc ở số cao nhất -Thay các giá trị vào công thức trên ta tính đợc chu kỳ làm việc của máy ủi là: Tck=120 (s) -Khi tiến hành xác định thời gian chu kỳ làm việc của máy ủi theo phơng pháp trên đã xem nh máy ủi chuyển động đều trong từng giai đoạn làm việc của nó Điều đó không đúng với thực tế vì trong khi làm việc máy ủi gặp rất nhiều yếu tố, làm cho máy. .. số chính: V và Tck -Thể tích khối đất trớc bàn ủi V phụ thuộc vào các thông số profil của bàn ủi Thời gian chu kỳ làm việc của máy T ck phụ thuộc vào rất nhiều thông số nh: Công suất , trọng lợng và vận tốc làm việc của máy, các lực cản tác dụng lên máy trong khi làm việc, chiều dài quãng đờng chuyển đất và đổ đất cũng nh điều kiện thi công và tính chất cơ lý của đất Việc xác định chính xác hai thông... đào đất - Nền đất ớt dính, không ổn định hoặc cơ cấu di chuyển bị mòn, gây hiện tợng trợt trơn cho cơ cấu di chuyển trong khi làm việc.v.v -Ta thấy: Với một loại máy ủi nhất định, có công suất, trọng lợng không đổi thì năng suất của máy phụ thuộc chủ yếu vào chiều dài quãng đờng chuyển đất L2 và hệ số trợt trơn của cơ cấu di chuyển trong từng giai đoạn làm việc của máy Chiều dài quãng đờng chuyển đất. .. suất máy càng giảm -Dựa vào công thức chọn trớc chiều dài quãng đờng chuyển đất L1 , với mỗi một loại máy ủi nhất định thì các thông số của máy là không đổi, khi chiều dài quãng đờng chuyển đất L2 thay đổi, ta sẽ xác định đợc các giá trị năng suất của máy ứng với các giá trị L2 khác nhau -Thay số liệu vào công thức tính trên ta tính đợc năng suất làm việc của máy ủi: Q=69.3 (m3/h) Xác định năng suất máy. .. môn học máy làm dất + Ktg: Hệ số sử dụng thời gian, Ktg = 0.8 ữ 0.9 + Kd=: Hệ số kể đến ảnh hởng của độ dốc nơi thi công đến năng suất của máy ủi (Kd=0.55 khi lên dốc- Kd=1.50 khi xuống dốc) +Kt: Hệ số tơi của đất +Tck: Thời gian một chu kỳ làm việc của máy ủi (s) *Xác định các thông số cơ bản ảnh hởng đến năng suất máy ủi -Theo công thức tính năng suất ở trên ta thấy năng suất sử dụng của máy ủi phụ... dựng đồ án môn học máy làm dất II-Xác định công suất động cơ máy kéo cơ sở -Công suất của động cơ máy kéo cơ sở đợc tính theo công thức sau: N = P v Pk v 270. k (ML) hoặc N = 1000. KW (4-14) Trong đó: +Pk=9.6 (T): Lực kéo tiếp tuyến W Pk +v=2.5 (km/h): Vận tốc của máy khi làm việc ở tay số I +=0.87: Hiệu suất truyền động của máy Thay số vào công thức trên ta có: N= 102 (ML) Nh vậy với máy kéo T100M hoàn... ứng đợc khả năng làm việc của máy III-Xác định lực tác dụng lên máy ủi -Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi thể hiện trên hình vẽ sau: S ZC P C P XC C 2 P P 1 G TB X1 P 1 P P 2 X 2 Trong sơ đồ trên, các lực tác dụng lên máy ủi gồm: -Trọng lợng thiết bị làm việc GTB -Phản lực P của đất tác dụng lên dao cắt đợc phân thành hai thành phần P1 theo phơng ngang và P2 theo phơng thẳng đứng Riêng với máy ủi vạn năng... điều kiện ổn định của máy: Smax Sy Thực hiện: hoàngmạnh cờng khoa cơ khí xây dựng Page - 17 đại học xây dựng trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất Trong đó Sy là lực trên cơ cấu nâng đợc xác định từ điều kiện ổn định của máy ủi Với máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực , vị trí để xác định S y là ở cuối quá trình cắt, trớc bàn ủi đầy đất, cơ cấu nâng làm việc để nâng thiết bị ủi, máy có xu thế lật quanh... đầy đất, đây là vị trí mà cơ cấu nâng làm việc nặng nề nhất Những lực tác động lên thiết bị ủi trong trờng hợp này gồm: + GTB: Trọng lợng thiết bị ủi +Gđ : Trọng lợng của khối đất đợc nâng cùng bàn ủi +Q: Lực cản trợt giữa khối đất đợc nâng cùng bàn ủi và phần đất còn lại trong khối đất lăn trớc bàn ủi +P1 và P2: Phản lực của đất tại dao cắt +Zc và Xc: Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy. .. dựng Page - 19 đại học xây dựng trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất Thay số vào công thức ta có: Gđ= 0.45 (T) -Lực cản trợt đợc xác định theo công thức: Q = C.F2 Trong đó: +C=0.5: Hệ số bám của đất và đất khi chúng trợt tơng đối với nhau +F2: Diện tích bề mặt trợt giữa khối đất đợc nâng lên cùng bàn ủi và phần đất còn lại trong khối đất lăn trớc bàn ủi.Tính theo công thức: F2 = B.H2 +H2: Chiều . =N.cos(+ 1 )-R 2 Nghiệm của phơng trình tính đợc: ( ) ( ) 1 22 1 11 cossin + + = + = RPRP N P 2 = (P 1 -R 1 ).cotg(+ 1 )-R 2 . lên bàn ủi P 2 1 P R 2 1 R R 1 R 2 2 P 1 P h N F ms p 1 Trong đó: +=50 0 : Góc cắt đất của dao cắt. + 1 : Góc ma sát giữa thép và đất 1 =arctg(0.5)=26.5