Máy làm đất

luận văn đồ án thiết kế 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 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 hỹ 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 các yêu cầu cụ thể khi tiến hành thiết kế máy cụ thể ứng dụng sau này. Thực hiện: hoàng anh ngọc 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 trên máy kéo T100M (máy ủi +xới) Các số liệu ban đầu: -Đặc tính kỹ thuật của máy kéo T100M. -Hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực. -Cấp đất nơi làm việc : III-IV -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, thiết bị xới Phần tính toán và thiết kế : -Tính toán và thiết kế thiết bị xới. Thực hiện: hoàng anh ngọc 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 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. 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 300CV, lực kéo trên 30T). +Nặng (công suất 150-300 CV, lực kéo 20-30T). +Trung bình (công suất 75-150 CV,lực kéo 13.5-20T). +Nhẹ (công suất 35-75 CV, lực kéo 2.5-13.5T). +Rất nhẹ (công suất 3.5 CV, 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 Thực hiện: hoàng anh ngọc 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 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 thỷ lực liên kết không gian. I.4-Nguyên lý làm việc -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. Thực hiện: hoàng anh ngọc 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 II-Xác định các thông số cơ bản của máy: Hình chung cấu tạo của máy 2 Máy đợc điều khiển bằng hệ thống thuỷ lực, di chuyển bằng bánh xích, máy cơ sở là T100M -Các thông số cơ bản của máy: +Công suất máy kéo cơ sở N=100 CV +Lực kéo danh nghĩa T= 93500 (N) +Trọng lợng máy cơ sở G 0 =11(T) +Trọng lợng sử dụng của máy: G m =15.4 (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 thuỷ lực bàn quay O R H H 0 a b K k 0 -Trọng lợng thiết bị ủi : G 1 =2.2 (T) Thực hiện: hoàng anh ngọc 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 -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 trục dao cắt với phơng ngang =75 0 -Chiều cao bàn ủi đợc xác định thông qua công suất của động cơ máy kéo cơ sở theo công thức: H=(0.81-1.19)(201 3 N ) Thay vào công thức trên ta có: H=1.0 (mm) -Chiều cao nâng bàn ủi lớn nhất tính theo công thức: h=(0.79-1.22)(208 3 N ) Thay số vào ta có: h=1100 (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 = 3200 (mm) Thực hiện: hoàng anh ngọc 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 -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=180 (mm) chiều rộng vùng phẳng trên bàn ủi để lắp dao cắt Thay các số liệu vào ta có: R= 860 (mm) -Chiều cao tấm chắn phía trên bàn ủi tính theo công thức : b =(0.15 ữ0.25).H Thay số liệu vào ta có : b=200 (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 =55 N/cm 2 hệ số chịu tải của đất x=1.2 cm độ rộng mòn cùn của dao cắt B = 320 cm bề rộng của bàn ủi Thay số vào công thức trên ta có : R 2 = 21120 (N) +R 1 lực theo phơng nằm ngang tính theo công thức: R 1 = à 1 . R 2 (N) à 1 =0.7 hệ số ma sát giữa thép và đất Thay số vào ta có : R 1 = 14784(N) Thực hiện: hoàng anh ngọc 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 II.2-Tính với thiết bị xới: -Thiết bị xới đợc lắp phía sau máy cơ sở, điều khiển bằng thuỷ lực. Có kết cấu nh sau : 1 3 4 2 5 5-Má để lắp răng xới 4-Má để lắp Piston 3-Răng xới 2-Cần Piston của xilanh 1-Dầm chính -Trọng lợng của thiết bị xới G 2 =2.2 (T) -Số lợng răng xới Z=3 -Tầm với của răng xới : l=800(mm) -Chiều sâu xới lớn nhất h max =500 (mm) -Các lực tác dụng lên lỡi xới: 1 R P R 2 +Lực cản đào theo phơng ngang : P 1 =T.k 1 k =0.8 hệ số sử dụng lực kéo của máy xới Thay số vào công thức ta có: P 1 =74800 (N) + Lực cản đào theo phơng thẳng đứng tác dụng lên răng xới đợc xác định theo công thức của giáo s viện sỹ I.U.A Vetơrốp : tgPP . 12 = với =25 0 Thay vào công thức trên ta có : P 2 = 34880 (N) Thực hiện: hoàng anh ngọc 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 - Chiều cao nâng bộ răng xới khỏi mặt đất khi di chuyển máy phải đảm bảo sao cho góc tạo bởi giữa đờng trục tâm của răng xới và phơng ngang không nhỏ hơn 20 0 . Theo kinh nghiệm với máy xới loại trung bình chọn : H=600ữ700mm. -Góc cắt của răng xới =40 0 dùng răng thẳng -Tiết diện ngang của răng xới tại giữa răng có dang hình chữ nhật với chiều rộng b và chiều cao h. Thông thờng : b=(60ữ100) (mm), h=(150ữ200) (mm) ta chọn : b x h=125x200 (mm) -Góc sắc của răng xới : = ; =6 0 là góc sau của răng xới. Vậy ta có =34 0 -Chiều cao h1 của răng xới (hay còn gọi là chiều dài của răng xới) thờng chọn dựa vào chiều sâu xới lớn nhất : h 1 = h max +(100 ữ 300) (mm). Thay số vào ta có : h 1 =700 (mm) -Bớc răng t là khoảng cách đo theo phơng ngang giữa đờng tâm của hai răng xới liên tiếp nhau. Với máy xới trung bình 3 răng ta chọn : t=(900 ữ 1300) (mm) -Ta chọn bớc răng là : t=800(mm) -Khoảng cách từ mép xích di chuyển của máy đến bộ răng xới : a=(1.5 ữ 2.0) h max Thaysố chọn ta đợc : a=800 (mm) -Vận tốc nâng, hạ bộ răng xới : +Khi nâng: v n =(0,3 ữ 0,5) m/s +Khi hạ : v h =(0,5 ữ 1,0 ) m/s Thực hiện: hoàng anh ngọc 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 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=200 (kN/m 2 ) Lực cản cắt riêng với đất cấp IV khi = 50 0 +B = 3.2 (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: +k 1 : Hệ số kể đến sự rơi vãi đất sang hai bên trên 1 mét quãng đờng 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. Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 10 [...]... trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất -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 chuyển động không đều nh:... của máy ủi phụ thuộc vào hai thông 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 Tck 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. .. trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất 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 Gđ 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... (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= 100.2 (CV) Nh vậy với máy kéo T100M hoàn toàn đáp ứng đợc khả năng làm việc của máy Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 14 đại học xây dựng trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất III-Xác định lực tác dụng lên máy ủi -Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi thể hiện trên... 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. .. tỷ lệ giữa thể tích khối đất đợc nâng lên cùng bàn ủi và thể tích phần đất còn lại của khối đất lăn trớc bàn ủi Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 21 đại học xây dựng trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất +B,H: Chiều rộng và chiều cao bàn ủi +=1.6 (T/m3): Trọng lợng riêng của đất +=450: Góc chảy tự nhiên của đất +F1: Diện tích tiết diện ngang của khối đất đợc nâng lên cùng bàn... Kôđ=1.74 *Nh vậy đảm bảo điều kiện ổn định trong quá trình làm việc Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 29 đại học xây dựng trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất 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 đất thờng đợc xác định theo công thức dới đây: Qs= 3600 *... +=600: 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 : v Gđ*1*2 Gđ*2 -Lúc đó đất di chuyển dọc bàn ủi và đợc đổ sang bên cạnh máy Do đó xuất hiện lực ma sát Fms` tại bề mặt tiếp xúc giữa bề mặt làm việc của bàn ủi và khối đất trợt dọc bàn ủi Lực Fms`đợc xác định theo công thức: Fms=à1.Gđ.à2... dựng trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất Giá trị lớn nhất của Smax trên cơ cấu nâng phải thoả mãn điều kiện ổn định của máy: Smax Sy 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 Sy 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 điểm ngoài... 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 Trọng lợng khối đất đợc nâng