máy làm đất

Tài liệu tham khảo máy làm đất

đồ án : máy làm đất

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 lànhững 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, khảnăng làm việc khác nhau Công việc mà máy làm đất thực hiện chủ yếu làviệc đào đắp, san nền, làm móng Nh vậy điều kiện làm việc là thờngxuyên trực tiếp ở ngoài trời, tiếp xúc với bụi đất, ma gió Yêu cầu đối vớingời quản lý sử dụng cần phải nắm bắt đợc toàn bộ những đặc tính và khảnăng làm việc của máy Còn đối với ngời thiết kế cần phải nắm đợc cácthông 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 bảomáy 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

đợc những kiến thức lý thuyết đã học nắm bắt đợc trình tự tính toán cácyêu cầu cụ thể khi tiến hành thiết kế máy cụ thể ứng dụng sau này

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 máyủi

-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

-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 70m, với các nhóm đất I,II,và III

10-+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 nềnnh: 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 câyhoặc đẩy các phơng tiện khác

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 danhnghĩa 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 Bộphận này đợc chế tạo từ kết cấu thép với mối ghép hàn và các cụm chi tiếtliên kết với nhau chủ yếu nhờ khớp xoay.Bộ phận ủi có thể là vạn nănghoặc 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 kimMangan 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 kếtchốt xoay ở chân khung ủi và hệ thống cáp

I.4-Nguyên lý làm việc

-Hạ lỡi ủi bập xuống nền đào, cho máy tiên lên, đất dần dần tích tụ lạitrớc lỡi ủi Khi đã tích đầy, vận chuyển khối đất đào bằng cách cho máynâng lỡi ủi lên một mức (cha thoát khỏi nền đào) Với mục đích đào thêmchút 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

+Tốc độ di chuyển khi làm việc:

II.1-Tính với thiết bị ủi

Thiết bị ủi điều khiển bằng cáp bàn quay

-b

H H1

-Góc tạo bởi bàn ủi và dọc trục : =600

-Chiều cao bàn ủi đợc xác định thông qua công suất của động cơ máykéo cơ sở theo công thức:

-Bán kính cong của bàn ủi đợc xác định theo công thức:

0 cos cos

+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

+W :Tổng các lực cản tác dụng lên máy ủi.

*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

+ h1: 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

V k

Trong đó:

đờng vận chuyển đất, nó phụ thuộc vào tính chất của đất, với đất khô

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

B H V

2

2

.

2

tg

H B V

d  

+2=0.5: Hệ số ma sát giữa đất và đất.

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

đ-ợc cuộn lên trên để tạo thành khối đất lăn có thể tích V và trọng lợng là

dụng của N, tại bề mặt tiếp xúc giữa khối đất lăn và lòng bàn ủi xuất hiện

chuyển do khối đất cuộn lên phía trên bàn ủi tạo ra:

I.4-Xác định lực cản di chuyển máy ủi.

-Lực cản di chuyển của đất đợc xác định theo công thức:

+f=0.11: Hệ số cản lăn với máy ủi bánh xích

ngang

Khi 10o cố thể xem cos=1; sintg=i

Với i =10%là độ dốccủa bề mặt làm việc

Tơng ứng mỗi trơng hợp có:

I.5-Xác định lực cản ma sát giữa dao cắt của bàn ủi và đất.

và trọng lợng của thiết bị ủi, xác định theo công thức sau:

v

-Lúc đó đất di chuyển dọc bàn ủi và đợc đổ sang bên cạnh máy Do đó

+=0.8: Hệ số bám giữa dải xích với mặt đờng.

điều kiện:

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:



270

.v

P

(4-14)Trong đó:

+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 kéoT100M hoàn toàn đáp 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:

X G P

T B

P 2 C

C S

X2 2P

Trong sơ đồ trên, các lực tác dụng lên máy ủi gồm:

-Phản lực P của đất tác dụng lên dao cắt đợc phân thành hai thành

máy

-Lực nâng S trong cơ cấu nâng thiết bị làm việc

a) Khi bàn ủi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất (dao bị mòn cùn)

-Trớc bàn ủi cha có khối đất lăn, lúc đó:

bản

b) Khi nâng bàn ủi ở cuối giai đoạn cắt đất và tích đất

-Trớc bàn ủi đã có khối đất lăn Khối đất này tạo ra áp lực N, nén vàolòng bàn ủi Dới tác dụng của N, tại bề mắt làm việc của bàn ủi xuất hiện

lực ma sát Fms, cản lại chuyển động của đất khi nó cuộn lên phía trên bàn

-Khi máy ủi làm việc gặp chớng ngại vật ở dao cắt sẽ phát sinh tảitrọng động Lúc đó phản lực theo phơng ngang của đất tác dụng dao cắt

ngại vật nh một hệ thống đàn hồi một bậc tự do Tính theo công thức:

0 0

P d 

Trong đó:

+V0=2.5 (km/h) là tốc độ chuyển động của máy ủi đợc tính tạithời điểm máy bắt đầu bị quay trơn khi gặp chớng ngại, tính tơng ứng

+m=1.2 (T): khối lợng của bàn ủi

công thức:

2 1

2 1 0

.

C C

C C C





Trong đó:

hệ số độ cứng của thiết bị trên 1 kG trọng lợng của máy kéo 

(kG/cm/cm) là độ cứng của chớng ngại trên một cm chiều rộng bàn ủi

1 1

xuống và đợc xác định theo công thức:

-Bàn ủi của máy ủi vạn năng có thể quay trong mặt phẳng ngang Khi

máy có xu hớng bị quay vòng Để máy vẫn có thể di chuyển thẳng về

bám của cơ cấu di chuyển khi máy bị quay vòng

Trong đó:

+Mp: Mô men cản vòng quay do tổng của các phản lực ngang củamặt đất tác dụng lên cơ cấu di chuyển gây ra khi máy ủi quay vòng

l

Trong đó:

+L=2430 (mm): Chiều dài bề mặt tựa của xích di chuyển;

+G=14.52 (T): Trọng lợng máy ủi dồn lên dải xích di chuyển khithiết bị ủi nâng khỏi mặt đất thì G chính là trọng lợng máy ủi

+l=3780 (mm): Chiều dài cánh tay đòn tính toán

vào mô men:

l

M

3 Lực tác dụng lên cơ cấu nâng thiết bị ủi

Sơ đồ xác định lực trong cơ cấu nâng (ở vi trí ấn sâu dao cắtxuống đất)

GT B P

* Khi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất

-ở giai đoạn cắt đất lực trong cơ cấu nâng thiết bị ủi đợc xác định từphơng trình cân bằng mô men của các lực với điểm C

r

l P m P l G

S TB 0 1 max 1 max

(cot

ở cuối quá trình cắt, trớc bàn ủi đầy đất, cơ cấu nâng làm việc để nângthiết bị ủi, máy có xu thế lật

đất để thực hiện quá trình cắt, máy có xu thế lật quanh điiểm B

+Tính khi máy máy ủi lật quanh điểm A

GTB P P1 2

C

S r =2970mm

l

o =2835mm l=3780mm

c©n b»ng m« men víi ®iÓm A vµ theo c«ng thøc

1

1 0 2

) (

l l

l l G l G

ph¬ng tr×nh c©n b¨ng m« men víi ®iÓm C, theo c«ng thøc:

r

l G m P l P

.

C

S r =2970mm

l o =2835mm l=3780mm

A

RA

l 1 =1300mm

m = 432mm GT Q

-Lúc này ở phía trớc bàn ủi đã tích đầy đất, đây là vị trí mà cơ cấunâng làm việc nặng nề nhất Những lực tác động lên thiết bị ủi trong tr-ờng hợp này gồm:

+Q: Lực cản trợt giữa khối đất đợc nâng cùng bàn ủi và phần

đất còn lại trong khối đất lăn trớc bàn ủi

Trọng lợng khối đất đợc nâng cùng bàn ủi xác định theo công thức:

1 2

2

.

tg

H B B

bàn ủi và thể tích phần đất còn lại của khối đất lăn trớc bàn ủi

+B,H: Chiều rộng và chiều cao bàn ủi

ủi và phần đất còn lại trong khối đất lăn trớc bàn ủi.Tính theo công

0.8) H

men lấy với điểm C và đợc xác định theo phơng trình sau :

r

m P l P l Q l G l G

Sy=14.4 (T): Đợc xác định từ điều kiện ổn định, máy lật quanh điểmA- điểm tựa phía trớc của xích di chuyển

*Lực nâng để tính toán sức bền của cơ cấu nâng đợc xác định theocông thức:

Trong đó:

máy kéo và phải thoả mãn điều kiện để máy vừa nâng thiết bị ủi vừa dichuyển khi làm việc:

kW V T V S N N N

d

d n

n y d n c

1000

.

với tay số I

Thay số liệu vào công thức trên ta có: VP= 72.3 (kW)

4-Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy kéo.

G TB

P P

của khung ủi

đó:

-Khi máy ủi làm việc trên bề mặt dốc thì các lực đợc tính là:

Tính ổn định máy ủi.

I-Máy ủi cần đợc kiểm tra ổn định ở hai vị trí sau:

I.1-Dao cắt của bàn ủi gặp chớng ngại khi bắt đầu ấn sâu xuống đất.

-Trờng hợp này tính cho máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực Máy có xu

nâng S gây ra (H.4-10) Máy ủi điều khiển bằng cáp ở trờng hợp này ờng không tính ổn định vì lúc đó lực nâng trong pa lăng cáp xem nh bằng

th-0 ( S = th-0)

GTB P N

S

l o =2835mm l=3780mm

l 1 =1300mm

GT

1

O O

l G M

max

( cot

+: HÖ sè b¸m cña m¸y kÐo

trong mÆt ph¼ng ngang nªn khi tÝnh to¸n, cã thÓ xem ph¶n lùc t¹i khíp C

do P1 gây ra có giá trị nhỏ và không ảnh hởng đến độ ổn định của máy.

3 1 52 14



x x

*Nh vậy trong trờng hợp này đảnm bảo điều kiện chống lật

I.2- Bàn ủi bắt đầu đợc nâng lên ở cuối quá trình đào.

(hình vẽ trên) Trờng hợp này để tính ổn định cho máy ủi điều khiển thuỷlực Muốn nâng đợc thiết bị ủi lên thì:

Lực nâng S phải thắng đợc lực cản do áp lực của khối đất trớc bàn ủi

-Mô men chống lật đợc xác định theo công thức:

MG=GT.l1+Xc.m = GT.l1+P1.mTrong đó:

ủi tác dụng lên khung ủi

-Mô men lật do lực nâng S trong cơ cấu nâng tạo ra:

Hệ số ổn định đối với trờng hợp thứ hai đợc xác định theo công thức:

5 1

.

.

2

1 1 2

m P l G l

S

m X l G M

M

L

G od

*Nh vậy đảm bảo điều kiện ổn định trong quá trình làm việc

xác định năng suất của máy ủi

-Công thức để xác định năng suất của máy ủi khi đào và chuyển đất-Từ trớc đến nay năng suất sử dụng của máy ủi khi đào và chuyển đấtthờng đợc xác định theo công thức dới đây:

t ck

tg d

k T

k k V

*

*

*

* 3600

Trong đó :

*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

-Thể tích khối đất trớc bàn ủi V phụ thuộc vào các thông số profil của

thông số nh: Công suất , trọng lợng và vận tốc làm việc của máy, các lựccản 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 số này có ảnh hởng lớn đến độchính xác khi xác định năng suất máy ủi

1-Xác định thể tích khối đất trớc bàn ủi.

a-Xác định thể tích khối đất trớc bàn ủi theo phơng pháp cũ:

Từ trớc đến nay ngời ta thờng xác định thể tích khối đất lăn trớc bàn

G S

K

Trong đó :

+B, H: Chiều rộng và chiều cao của bàn ủi, m;

: Góc chảy tự nhiên của đất ở trạng thái tơi

đảm bảo độ chính xác đầy đủ, gây khó khăn cho việc đánh giá hiệu quả

sử dụng của máy ủi Dới đây xin đề cập đến một phơng pháp mới để xác

định thể tích khối đất trớc bàn ủi có kể đến tất cả các thông số profil củabàn ủi

2.Xác định thể tích khối đất trớc bàn ủi theo phơng pháp mới

Mô hình xác định thể tích khối đất nh sau:

K 2

F 2 P

F M

lâu nay vẫn đợc áp dụng để tính thể tích khối đất trớc bàn ủi, theo côngthức

Vậy thể tích khối đất trớc bàn ủi đợc xác định theo công thức:

bang Nga chế tạo đã đợc xác định bằng thực nghiệm ta có:

-Từ kết quả tính toán theo bảng trên , với các loại máy ủi khác nhau có



tg

H B

* 2

* 2

* 6 1

2

tg= 1

Xác định thời gian một chu kỳ làm việc của máy ủi.

Xác định thời gian chu kỳ làm việc theo phơng pháp cũ:

q h d

v

L L v

L v

L

3

2 1 2

2 1

gian một lần thay đổi tốc độ, thờng từ 4 5 s ; n = 3  4

không tải về vị trí ban đầu, m/s

-Theo kinh nghiệm có thể chọn dựa vào các tay số của máy kéo cơ sở:

-Thay các giá trị vào công thức trên ta tính đợc chu kỳ làm việc củamáy ủi là:

-Khi tiến hành xác định thời gian chu kỳ làm việc của máy ủi theo

ph-ơng 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 việcmáy ủi gặp rất nhiều yếu tố, làm cho máy chuyển động không đều nh:

- Dao cắt gặp chớng ngại vật trong khi đào đất

- Nền đất ớt dính, không ổn định hoặc cơ cấu di chuyển bị mòn, gâyhiện 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 lợngkhông đổi thì năng suất của máy phụ thuộc chủ yếu vào chiều dài quãng

đoạn làm việc của máy Chiều dài quãng đờng chuyển đất càng lớn, hệ sốtrợt trơn càng lớn thì năng suất máy càng giảm

với mỗi một loại máy ủi nhất định thì các thông số của máy là không đổi,

-Thay số liệu vào công thức tính trên ta tính đợc năng suất làm việccủa máy ủi:

Xác định năng suất máy ủi khi san đất

-Sơ đồ xác định năng suất máy ủi khi san đất:

L n

k c B

L Q

q

tg s