Nghiên cứu khả năng nâng cao tầm với của máy đào thủy lực KOMATSU PC 450

Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Danh mục bảng Danh mục hình vẽ PHẦN MỞ ĐẦU I ĐẶT VẤN ĐỀ: II KẾT CẤU, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY ĐÀO THỦY LỰC KOMATSU PC-450 CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU HỆ LỰC TÁC DỤNG TRÊN CẦN MÁY ĐÀO THỦY LỰC KOMATSU PC-450 1.1 XÁC ĐỊNH HỆ LỰC TÁC DỤNG LÊN TAY GẦU 26 1.1.1 Xác định hành trình xi lanh tay gầu 27 1.1.2 Xác định lực xi lanh gầu 27 1.2 XÁC ĐỊNH LỰC CỦA XI LANH CẦN 30 1.2.1 Xác định hành trình xi lanh cần 30 1.2.2 Xác định lực xy lanh cần 31 1.3 XÁC ĐỊNH LỰC CỦA XI LANH GẦU 32 1.3.1 Xác định hành trình xylanh gầu 32 1.3.2 Tính lực lớn tác dụng lên xi lanh gầu 33 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NÂNG CAO TẦM VỚI MÁY ĐÀO THỦY LỰC KOMATSU PC-450 36 2.1 CÁC PHƯƠNG ÁN NÂNG CAO TẦM VỚI 36 2.2 PHƯƠNG ÁN 1: GIẢM KÍCH THƯỚC GẦU 36 2.2.1 Tính toán chọn kích thước cần nối dài dung tích gầu lắp lên máy 36 2.2.2 Thiết kế sơ đồ thủy lực để điều khiển cần nối dài 49 2.2.3 Tính toán cấu dẫn động công tác 53 Võ Văn Long 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 2.2.4 Tính lực cản di chuyển - Cơ cấu di chuyển 60 2.2.5 Tính lực cản quay cấu quay 66 2.2.6 Tính toán kiểm tra hệ thống thủy lực 70 2.2.7 Tính toán kiểm tra hệ thống thủy lực 72 2.2.8 Tính toán tĩnh máy đào 81 2.2.9 Tính toán, thiết kế xi lanh điều khiển cần nối dài 89 2.2.10 Thiết kế cần nối dài - Tính bền chốt cần nối dài 97 2.2.11 Tính toán, thiết kế van an toàn lắp đường dầu tới xi lanh vươn cần 110 2.3 PHƯƠNG ÁN 2: TĂNG ĐỐI TRỌNG 113 2.4 PHƯƠNG ÁN 3: TĂNG ÁP SUẤT 113 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 Võ Văn Long 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu chưa công bố công trình, tạp chí từ trước đến nay, số liệu tính toán hoàn troàn trung thực Người cam đoan Võ Văn Long Võ Văn Long 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 01 - Các loại nhóm đất đá 12 Bảng 02 - Các thông số máy đào KOMATSU PC-450 12 Bảng 03 - Các thông số kích thước 14 Bảng 04 - Các thông số tầm với 14 Bảng 05 - Các thông số xi lanh cần, xi lanh tay gầu xi lanh gầu 16 Bảng 06 - Các giá trị cần nối dài dung tích gầu tương ứng 46 Võ Văn Long 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 0.1 - Sơ đồ bố trí cấu máy đào KOMATSU PC-450 10 Hình 0.2 - Khả làm việc máy đào KOMATSU PC-450 11 Hình 0.3 - Các thông số kích thước máy đào KOMATSU PC-45 13 Hình 0.4 - Các thông số tầm với máy đào KOMATSU PC-450 15 Hình 0.5- Sơ đồ kết cấu di chuyển bánh xích 17 Hình 0.6- Các thông số kỹ thuật 18 Hình 0.7- Cơ cấu quay 19 Hình 0.8- Sơ đồ thủy lực trạm nguồn 20 Hình 0.9- Sơ đồ cụm Block van phân phối 21 Hình 0.10- Sơ đồ cụm di chuyển bên xích phải (Bánh bên phải) 22 Hình 0.11- Sơ đồ cụm mô tơ quay 23 Hình 0.12- Sơ đồ xy lanh thủy lực công tác 24 Hình 1.1- Hình vẽ xác định hành trình lớn xi lanh góc tay gầu cần 300 26 Hình 1.2- Hình vẽ xác định hành trình nhỏ xi lanh góc tay gầu cần 1500 27 Hình 1.3- Hình vẽ xác định lực xi lanh tay gầu 27 Hình 1.4- Hình vẽ xác định cần vị trí cao 30 Hình 1.5- Hình vẽ xác định cần vị trí thấp 31 Hình 1.6- Hình vẽ xác định vị trí khớp xi lanh tay gầu xi lanh gầu 33 Hình 1.7 - Hình vẽ xác định lực lớn tác dụng lên xi lanh gầu 34 Hình 1.8 - Biểu đồ lực xác định lực Pxg 35 Hình 2.1 - Hình vẽ xác định vị trí gầu đầy đất vươn xa 37 Hình 2.2 - Hình vẽ xác định vị trí gầu đầy đất nâng đến mép hố đào 39 Hình 2.3 - Hình vẽ xác định gầu đầy đất nâng lên khỏi hố đào 41 Hình 2.4 - Hình vẽ vị trí xi lanh gầu co hết cỡ, cần nối dài nằm ngang 43 Hình 2.5 - Hình vẽ biên dạng cần nối dài 44 Võ Văn Long 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 Hình 2.6 - Hình vẽ xác định mô men lớn theo điều kiện đảm bảo đối trọng 47 Hình 2.7 - Sơ đồ mạch thủy lực điều khiển cần nối dài 50 Hình 2.8 - Sơ đồ điện điều khiển xi lanh cần nối dài 51 Hình 2.9 - Sơ đồ chuyển tín hiệu điều khiển cấu di chuyển đến xi lanh cần nối dài 52 Hình 2.10 - Hình vẽ xác định lực xi lanh cần nối dài 54 Hình 2.11 - Hình vẽ xác định lực xi lanh cần 56 Hình 2.12 - Hình vẽ xác định lực xi lanh gầu 57 Hình 2.13 - Hình vẽ xác định lực xi lanh tay gầu 59 Hình 2.14 - Hình vẽ xác định lực cản vòng quay W6 63 Hình 2.15 - Sơ đồ xác định tổn thất áp suất hệ thống thủy lực Hình 2.16 - Hình vẽ xác định vị trí máy lên dốc với góc dốc α=30 71 81 Hình 2.17 - Hình vẽ xác định thông số mô men giữ 84 Hình 2.18 - Hình vẽ xác định vị trí máy xuống dốc với góc dốc α=300 87 Hình 2.19 - Kết cấu xi lanh điều khiển cần nối dài 90 Hình 2.20 - Hình vẽ xác định chiều dày thành xi lanh 91 Hình 2.21- Kết cấu pít-tông 94 Hình 2.22 - Kết cấu nắp trước xi lanh 95 Hình 2.23 - Kết cấu nắp sau xi lanh 96 Hình 2.24 - Kết cấu cần nối dài 97 Hình 2.25 - Hình vẽ tính bền chốt 97 Hình 2.26 - Hình vẽ tính phản lực tác dụng lên chốt d6 99 Hình 2.27 - Hình vẽ xác định lực cần nối dài 102 Hình 2.28 - Hình vẽ tách lực cần nối dài 102 Hình 2.29 - Hình vẽ xác định mô men chống uốn - chống xoắn mặt 105 cắt m-m Hình 2.30 - Hình vẽ xác định mô men uốn - lực cắt mặt cắt n-n 107 Hình 2.31 - Kết cấu van an toàn 109 Võ Văn Long 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 PHẦN MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ GIỚI THIỆU MÁY ĐÀO THỦY LỰC KOMATSU PC- 450 I ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Hiện với phát triển Công nghiệp hóa đại hóa, loại máy thủy lực ứng dụng rộng rãi Ở Việt Nam, máy đào thủy lực thực nhiều công việc đòi hỏi tầm với cao đào mương, nạo vét kênh , xuất nhu cầu nâng cao tầm với để thực công việc Bản thân có thời gian làm việc với máy đào gặp máy không đáp ứng yêu cầu hạn chế tầm với Đây động lực cho chọn đề tài: "Nghiên cứu khả nâng cao tầm với máy đào thủy lực KOMATSU PC-450" làm luận văn tốt nghiệp cho khóa đào tạo Thạc sỹ Kỹ thuật Lịch sử nghiên cứu - Ở giới: Đối với nước phát triền có nhiều loại máy đào thủy lực vừa lớn nên đáp ứng yêu cầu công việc, nghiên cứu khả nâng cao tầm với máy đào thủy lực - Ở Việt Nam: Có số nghiên cứu không công bố rộng rãi Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu - Mục đích nghiên cứu: + Tìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc thông số kỹ thuật máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 + Nghiên cứu khả nâng cao tầm với máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 đảm bảo suất làm việc yêu cầu + Đưa khuyến cáo cho người sử dụng nâng cao tầm với - Đối tượng nghiên cứu: Máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu mặt lý thuyết khả nâng cao tầm với Máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 Võ Văn Long 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 Tóm tắt luận điểm đóng góp tác giả - Nghiên cứu máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 cách cẩn thận xác định khả làm việc - Nghiên cứu khả nâng cao tầm với đến kết luận máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 có khả nâng cao tầm với từ L1=1,5m lên L2=4,6m, nhiên phải giảm dung tích gầu từ 1,6m3 xuống 0,65m3 - Đánh giá ổn định máy hai trường hợp lên dốc xuống dốc với góc dốc α= 300 trường hợp lên dốc máy có độ ổn đinh cao (kod= 1,834) so với trường hợp xuống dốc (kod= 1,494) - Đề xuất phương án khác để tăng tính ổn định nâng cao tầm với thấy hai phương án tăng tải trọng tĩnh tăng tải trọng động không phù hợp với máy đào KOMATSU PC-450 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phân tích lực tác động lên hệ thống cần máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 làm việc nguy hiểm xác định giá trị lớn mà đảm bảo tính ổn định cho máy đào II KẾT CẤU, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY ĐÀO THỦY LỰC KOMATSU PC-450 Giới thiệu chung 1.1 Công dụng Máy đào KOMATSU PC-450 hãng KOMATSU Nhật Bản sản xuất, dùng để đào đắp đất tất cấp đất khác nhau, hay để bốc xúc liệu đổ lên phương tiện vận chuyển Ngoài ra, thay thiết bị công tác sử dụng với nhiều chức khác như: cắt cây, khoan phá đá, bạt mái ta luy, đóng cọc Võ Văn Long 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 1.2 Cấu tạo Theo chức làm việc máy đào chia làm ba phần bản: + Bộ công tác: Cần, tay gầu, gầu kết hợp với xy-lanh dùng để đào xúc đất + Phần bệ quay: Là khung dùng để gá lắp công tác toàn thiết bị máy (động cơ, bơm, van, mô tơ quay, đường ống ) Bệ quay tròn giá làm việc + Phần di chuyển: Là cấu khung đỡ băng xích dùng để đỡ toàn phần (bộ công tác, bệ quay) thực việc di chuyển máy Võ Văn Long 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 Hình 0.1 - Sơ đồ bố trí cấu máy đào KOMATSU PC-450 - Xy lanh thuỷ lực gầu 10 - Động Diesel - Tay gầu 12 - Bàn quay - Cần 13 - Vòng ổ quay - Xy lanh thuỷ lực tay gàu 14 - Cơ cấu di chuyển - Ống dẫn 15 - Khối phân phối thuỷ lực - Gầu 16 - Bơm thuỷ lực - Xy lanh thuỷ lực cần 17 - Đối trọng - Buồng lái 18 - Ca bin - Mô tơ thuỷ lực cấu quay 19 - Thùng nhiên liệu 1.3 Quá trình làm việc Máy làm việc theo chu kỳ gồm nguyên công là: đào đất, quay gầu đầy đất đến chỗ đổ, đổ đất lên phương tiện vận chuyển quay gầu không tải khoang đào, hạ gầu đào đất Võ Văn Long 10 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015  Trong đó: F  4.F     d i X  Y  4387132  7495542  868505 N Đến ta thấy lực cắt nhỏ lực xi lanh Fxl = 911627 N, mặt khác chốt lại có đường kính lớn Kết luận: Chốt đảm bảo đủ bền Tính bền cần nối dài Trong trình làm việc lực cản đào, trọng lượng gầu đầy đất, lực quán tính phanh làm tay gầu chịu uốn-xoắn, kéo-nén, có nguy gây uốn, gẫy hay xoắn đứt tay gầu Vậy ta phải tính bền cho cần nối dài để làm việc bình thường Đối với cần nối dài tính toán ta tính cho hai trường hợp: Trường hợp 1: Gầu đào đất gặp chướng ngại, lực lớn xi lanh cần nối dài có phương vuông góc với cần nối dài Trường hợp 2: Cần nối dài nằm ngang, vươn xa nhất, gầu đầy đất, cần nghiêng góc α= 45o, máy quay với vận tốc góc lớn nhất, phanh đột ngột a Tính bền trường hợp Về lý thuyết ta xét máy trường hợp đào đất gặp chướng ngại vật, lực lớn xi lanh cần nối dài có phương vuông góc với cần nối dài Nhưng thực tế cần nối dài nối với tay gầu cũ hai chống, nên trường hợp lực xi lanh vuông góc với cần nối dài mà gần vuông góc, ứng với trường hợp xi lanh tay gầu cũ co hết hành trình Sơ đồ tính toán hình vẽ: Võ Văn Long 101 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 Hình 2.27 - Hình vẽ xác định lực cần nối dài Để tính bền ta tách cần nối dài gầu tính toán Hình 2.28 - Hình vẽ tách lực cần nối dài Võ Văn Long 102 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 Các ngoại lực tác dụng vào hệ gầu cần nối dài gồm lực cản đất P01, P02, áp lực khớp động khớp O X Y, trọng lượng công tác Gi, phản lực khớp O1 X', Y' lực X01 chống phân tích Ngoài lực ngang K tác động lên gầu máy sử dụng để bật chướng ngại vật, hay máy quay phanh đột ngột gây lực quán tính Trong lực có lực P01 gây mô men uốn đứng, mô men xoắn cần nối dài mặt cắt nguy hiểm theo phương mặt cắt m-m Lực ngang K gây mô men uốn ngang Lực Y P02 gây ứng suất kéo Ở phần tính toán ta có: P01 = 118542 N; Y = 749554 N; P02 = 0,5.P01 = 59271 N; Bây ta tính lực ngang K Lực ngang K xác định theo mô men phanh cấu quay theo công thức 5-79[1]: K Mf (2.82) R.q Trong đó: Mf - Mô men phanh đưa trục quay bàn quay; R - Khoảng cách từ mép gầu tới trục quay bàn quay; ηq - Hiệu suất cấu quay từ trục đặt phanh đến trục quay bàn quay; Ta có: Mf = Mbq/i = 104,28/6,426 = 16,23 (kN.m); Với Mbq= 104,28 (kN.m) - Mô men bàn quay (đã tính phần trước); i = 6,426 - Tỷ số truyền vành R = 10700mm, xác định máy tính theo phương pháp đồng dạng ηq = 0,913 Thay vào công thức ta xác định lực ngang K=1661N * Tính toán, kiểm tra ứng suất mặt cắt nguy hiểm m-m Theo công thức (5-92) [1], ta có điều kiện bền mặt cắt m-m là: Võ Văn Long 103 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 2 M M  M S  tđ    3.   X  Y    3. X      WX WY F   WX  2 (2.83) + Tính mô men lực mặt cắt m-m: - Mô men uốn đứng Mx mắt cắt m-m: Mxm-m = P01.(Lcnd+Lg) = 118542.(4600+1349) = 705206358(N.mm) Với: Lcnd = 4600mm - Chiều dài cần nối dài; Lg = 1349mm - Chiều dài gầu - Mô men xoắn T mặt cắt m-m: T = P01.Bg/2 = 118542.1036,8/2 = 61452173(N.mm) Với: Bg=1036,8mm - Bề rộng gầu - Lực kéo cần nối dài: Fk = Y+P02= 749554+59271 = 808825N - Mô men uốn ngang mặt cắt m-m: MY ≈ k.(Lcnd+Lg) = 9881289 Nmm + Tính mô đun chống uốn - chống xoắn mặt cắt m-m: Võ Văn Long 104 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 Hình 2.29 - Hình vẽ xác định mô men chống uốn - chống xoắn mặt cắt m-m - Mô đun chống uốn theo phương X là: WX m m (b  2. ).h b.h  h 30.6702      4489000(mm3 ) 6 3 (2.84) Trong đó: b = 370mm - Khoảng cách hai bên; h = 670mm - Chiều cao hai bên; δ = 30mm - Bề dày hai bên - Mô đun chống uốn theo phương Y là: WY m m  (b  2. ) h b h 2    h.(b   )  30.670.(370  30)  5360000(mm3 ) 6 3 (2.85) - Mô đun chống xoắn quanh trục cần nối dài là: Võ Văn Long 105 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 Theo công thức (6-14)[2] ta có:   WZ   (b  2. ) h  b h   4. (b   ).h  1,96.4.30.(370  30).670  63033600 ( mm ) (2.86) Trong đó: α = 1,96 - Hệ số tra bảng phụ thuộc vào tỷ số h/b = 1,81 - Diện tích mặt cắt ngang S mặt cắt m-m: S = 2.δ.h = 2.370.670 = 495800(mm) + Tính ứng suất sinh cần nối dài mặt cắt nguy hiểm m-m là: Từ mô men, lực, mô đun chống uốn, diện tích tìm ta thay vào công thức tính ứng suất ta có: 2 M M  M S  tđ    3.   X  Y    3. X   179,06( N / mm2 ) (2.87)  WX WY F   WX  2 Ta chọn vật liệu thép để làm bên thép C45 theo bảng (8-1)[1] ta có: [σ]=240N/mm2 σtđ = 179,06 N/mm2 < [σ]= 240 N/mm2 Kết luận: Hai bên cần nối dài hoàn toàn đảm bảo bền hay tay cần nối dài đảm bảo bền trogn trường hợp b Tính bền trường hợp Đối với máy đào gầu thuận tay gầu nằm ngang vươn xa nhất, gầu đầy đất, cần nghiêng góc α = 45o, máy quay với vận tốc lớn nhất, phanh đột ngột Nhưng máy đào gầu nghịch ta xét theo điều kiện mang đất không vãi đổ đất lên phương tiện vận chuyển Nên tay gầu nằm ngang mà có trạng thái hình vẽ Võ Văn Long 106 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 Hình 2.30 - Hình vẽ xác định mô men uốn - lực cắt mặt cắt n-n Do máy mang gầu đầy đất quay với vận tốc lớn phanh đột ngột gây lực quán tính ngang gầu đất tay gầu gây uốn quanh trục Y mặt cắt n-n Ngoài ra, trọng lượng gầu đất, cần nối dài gây lực cắt cho mặt cắt Vậy phải kiểm tra ứng suất mặt cắt nguy hiểm * Tính mô men uốn - lực cắt mặt cắt n-n Do mặt cắt n-n mô men uốn theo trục Y chịu cắt nên điều kiện bền tiết diện n-n là:  MY    WY (2.88) + Mô men quán tính Mqt1 lực quán tính tiếp tuyến gầu đầy đất tính theo công thức (5-85)[1] sau: M qt1  Trong đó: Ggd g Rgd  max.( Rgd  RO ) (2.89) g= 9,81m/s2 - Gia tốc trọng trường Ggd= 16881N - Trọng lượng gầu đầy đất Rgd= OO2.cosα + Lcnd.cosβ - Lg/2 = 13012mm Võ Văn Long 107 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 Với: OO2= 12722mm ta đo theo phương pháp đồng dạng Lcnd= 4600mm, Lg= 1349mm (theo tính toán phần trên) RO2= OO2.cosα= 10669,5mm;  max  M max (Theo công thức (5-40) [5]) a.J Với: Mmax= 104,28KN.m (Theo tính toán phần trên) a= 1,17 - Hệ số ảnh hưởng mô men khởi động bàn quay J= 400kN.m.s2 (Tra theo trọng lượng máy theo biểu đồ hình (5-26), trang 128[5]) Thay vào công thức ta có εmax= 0,2228 1/s2 Thay thông số vừa tìm vào công thức: M qt1  Ta có: Ggd g Rgd  max.( Rgd  RO ) M qt1  11686798,891( N mm) + Mô men uốn lực quán tính phân tố tay gầu gây tính công thức (5-86), trang 155[1]: M qt  Trong đó: Gcnd 3  max .(2.R1  3.R1.RO  R O ) g.L cnd (2.90) Gcnd = 16485N - Trọng lượng cần nối dài; Lcnd = 4600mm - Chiều dài cần nối dài; εmax= 0,2228 1/s2 (Đã tính phần trên); R1, R02 - Các kích thước phần R02 = 10669,5 (Đã tính trên) R1 = Rgd - Lg/2 = 13012 - 1349/2 = 12337,5(mm) Thay vào công thức tính toán ta có: Mqt2= 67420418,827N.mm Tổng mô men uốn theo phương ngang: M = Mqt1+Mqt2 = 79107217,72N.mm Thay vào công thức tính ứng suất, ta có ứng suất sinh mặt cắt n-n là: Võ Văn Long 108 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật  2015 MY  28,25 N / mm     240 N / mm WY Kết luận: Hai bên đảm bảo bền theo phương ngang hay cần nối dài bền trường hợp Tính toán kích thước bạc chống mòn Để đảm bảo cho chốt thân cần không bị mòn ta lắp vào bạc chống mòn Khi làm việc bạc bị mòn, chốt ống đỡ không mòn bạc mòn hết ta thay bạc Nhưng để đảm bảo bạc không bị mòn khốc liệt phải tính toán chiều dài bạc để làm việc lâu dài Để đảm bảo đơn giản cho việc gia công chế tạo tăng khả đổi lẫn bạc ta chế tạo tất bạc mà lắp với chốt có đường kính giống Kích thước bạc lấy theo bạc chịu lực lớn Ứng suất dập tính theo công thức (1-2) trang 14[3]: d  F F   d   L   d .d L.d Trong đó: (2.91) F= 911,63kN; d= 90mm - Đường kính chốt; L- Chiều dài chịu lực bạc;  d  - Ứng suất dập cho phép bạc, chọn vật liệu làm bạc gang xám có  d   80 N / mm Hình 2.31 - Kết cấu van an toàn Thay vào công thức ta tính chiều dài bạc là: Võ Văn Long 109 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 L F  d .d  126,6mm Chọn L= 200mm 2.2.11 Tính toán, thiết kế van an toàn lắp đường dầu tới xi lanh vươn cần 2.2.11.1 Công dụng van an toàn Van an toàn thiết bị đảm bảo cho áp suất làm việc hệ thống thủy lực không vượt giá trị cho phép, giữ cho hệ thống không bị tải Van lắp đặt đường ống có áp suất lớn 2.2.11.2 Quá trình làm việc Khi hệ thống làm việc bình thường (áp suất nhỏ giá trị cho phép) xảy Nhưng áp suất hệ thống mà lớn giá trị cho phép (áp suất đặt van) tạo áp lực lớn thắng lực lò xo đẩy cho đầu trượt hình côn lên mở cho dầu chảy bể để giảm áp suất 2.2.11.3 Yêu cầu kỹ thuật thông số kỹ thuật Yêu cầu van phải làm việc xác, áp suất làm việc phải đặt giá trị yêu cầu, không lớn để làm tải hệ thống, không vượt nhỏ để làm áp Đồng thời phải đảm bảo, thông qua lưu lượng để giảm tải kịp thời Do đó, van có thông số kỹ thuật áp suất lưu lượng Trong trường hợp này: - Áp suất van: p = 350,8 bar; - Lưu lượng: Q = 2,15l/s 2.2.11.4 Tính toán van Tính đường kính lỗ (d) Để đảm bảo thông qua lưu lượng lỗ hút xả phải có kích thước đủ lớn Kích thước lỗ lấy giống tính theo công thức: Q Võ Văn Long  d v  d  4.Q  d 110 (2.92) 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật Trong đó: 2015 d - Đường kính lỗ Q = 2,153 l/s - Lưu lượng dầu qua lỗ v = m/s - Vận tốc dầu qua lỗ Thay vào công thức ta tính được: d= 0,02m = 20mm Tính đường kính lỗ (D1) đường kính cần (dc) Đối với lỗ có kí hiệu D1 ta lấy tương đối (so với lỗ d) D1 = 25mm Từ đây, ta tính đường kính cần để đảm bảo thông qua lưu lượng Đường kính cần tính theo công thức: d c  D1  d  252  202  15(mm) (2.93) Tính đường kính lỗ (D) Lỗ tính toán theo lực lò xo Cụ thể ta cho lực nén lớn lò xo 1000N Vậy ta tính đường kính lỗ D để có biểu thức: Flx  p  ( D  D12 ) D 4.Flx  D1  25,7(mm) .p (2.94) Ta chọn D = 26(mm) Khi lực lớn lò xo Flx= 1433N Xác định độ mở đầu trượt hình côn Gọi độ mở đầu trượt hình côn x lưu lượng dầu qua khe hẹp là: Q   d x.v kh  x  Trong đó: Q  d v kh (2.95) Q = 2,513l/s - Lưu lượng qua van d = 26 mm - Đường kính lỗ v kh  2,3 p  2,3 350,8  43,07(m / s) - Vận tốc qua khe Chọn vkh= 20m/s Thay vào công thức ta tính độ mở: x = 1,5mm Tính lò xo Ta chọn lò xo loại xoắn ốc trụ có lực nhỏ F= 1200N Võ Văn Long 111 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 a Chọn vật liệu làm lò xo dây thép lò xo cấp I Giả sử, đường kính dây lò xo khoảng từ 4÷6, lấy σb= 1500MPa (tra bảng 19-2 trang 138[3]) Ứng suất xoắn cho phép lò xo tính theo bảng 19-4 trang 139[3] là: [τ]= 0,5 σb = 750MPa (2.96) b Chọn tỷ số đường kính c = D/d = 4, theo bảng 19-1 trang 134[3] lấy: k= 1,29 c Theo công thức 19-6 trang 135[3] tính đường kính dây là: d  1,6 k Fmax c    5,766(mm) (2.97) Chọn d= 6mm Vậy, đường kính dây tìm phù hợp với giả thiết Đường kính lò xo là: D= c.d = 4.6 = 24mm d Tính số vòng làm việc n Số vòng làm việc lò xo tính theo công thức 19-7 trang 135[3] là: n x.G.d  12,5(vòng ) 8.c ( Fmax  Fmin ) (2.98) Trong đó: x=4mm - Chuyển vị lò xo G= 8.104 MPa c= - Tỷ số đường kính Fmax= 1500N - Lực lớn lò xo (Lấy sơ bộ); Fmin= 1200N - Lực nhỏ (được tính phần trên) e Tính số vòng quay thực tế lò xo: n0 = n+1,5= 12,5+1,5= 14(vòng) f Tính chuyển vị lớn lò xo: Chuyển vị lò xo tính theo công thức 19-3 trang 134[3]: Võ Văn Long 112 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật  2015 8.D n.F 8.183.12,5.1500   8,43(mm) G.d 8.104.64 (2.99) g Bước vòng lò xo chưa chịu tải tính theo công thức 19-12 trang 136[3] td 1,2. max  8,5(mm) n h Chiều cao lò xo lúc chưa chịu tải tính theo công thức: H0= (n0-0,5).d + n.(t-d) = (14-0,5).6 + 12,5.(8,5-6) = 112,25 mm Chọn H0 = 114mm Từ thông số tính ta thiết kế kết cấu van an toàn 2.3 PHƯƠNG ÁN 2: TĂNG ĐỐI TRỌNG (GIỮ NGUYÊN ÁP SUẤT) Khác với phương án 1, phương án ta giữ nguyên kích thước gầu, áp suất hệ thống không đổi, để đảm bảo độ ổn định máy, cần phải tăng đối trọng Tuy nhiên, tăng đối trọng trọng lượng máy tăng lên nhiều, nên ảnh hưởng đến khả di chuyển máy đào Phương án phù hợp với máy làm việc tĩnh di chuyển cần cẩu, không nên áp dụng cho máy đào 2.4 PHƯƠNG ÁN 3: TĂNG ÁP SUẤT Khi tăng áp suất, lực tác dụng lên hệ thống tay gầu tăng, mô men lật tăng làm giảm tính ổn định máy đào Xét tính ổn định đảm bảo ổn định không nên tăng áp suất làm việc nâng cao tầm với máy đào Võ Văn Long 113 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Như vậy, đề tài luận văn: "Nghiên cứu khả nâng cao tầm với máy đào thủy lực KOMATSU PC-450" nội dung nghiên cứu kết đạt sau: - Nghiên cứu máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 cách cẩn thận xác định khả làm việc - Nghiên cứu khả nâng cao tầm với đến kết luận máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 có khả nâng cao tầm với từ L1=1,5m lên L2= 4,6m, nhiên phải giảm dung tích gầu từ 1,6m3 xuống 0,65m3 - Đánh giá ổn định máy hai trường hợp lên dốc xuống dốc với góc dốc α= 300 trường hợp lên dốc máy có độ ổn đinh cao (kod= 1,834) so với trường hợp xuống dốc (kod= 1,494) - Đề xuất phương án khác để tăng tính ổn định nâng cao tầm với thấy hai phương án tăng tải trọng tĩnh tăng tải trọng động không phù hợp với máy đào KOMATSU PC-450 - Khi tăng áp suất làm việc lực tác động vào cần tay gầu tăng làm tăng mô men lật giảm ổn định máy Phương án không phù hợp với máy đào thủy lực - Tuy nhiên thời gian hạn chế, luận văn chưa đánh giá cụ thể hai phương án trên, phương án tăng áp suất theo số kết nghiên cứu công bố, phương án sử dụng cho máy cần cẩu, máy nâng hạ - Kiến nghị: Nếu tiếp tục nghiên cứu, nghiên cứu máy đào KOMATSU PC-450 thực đạt kết ứng dụng thực tế tốt Võ Văn Long 114 2013B - CKĐL Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật 2015 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đinh Ngọc Ái, Thủy lực máy thủy lực- NXB ĐH THCN, 1972 Trần Văn Địch, Công nghệ chế tạo máy - NXB Khoa học Kỹ thuật , 2003 Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy - NXB Giáo dục, 1969 Nghiêm Hùng, Kim loại học nhiệt luyện - NXB ĐHBK Hà nội, năm 1999 Vũ Văn Thinh, Máy thủy lợi, NXB Đại học Thủy lợi, 1995 Ninh Đức Tốn, Dung sai lắp ghép & Kỹ thuật đo lường - NXB Giáo dục, 2006 Cataloge máy đào thủy lực KOMATSU Cataloge Xi lanh thủy lực, Washun - Hàn Quốc Trịnh Chất- Lê Văn Uyển, Tính toán Thiết kế hệ dẫn động khí Tập & 2NXB Giáo dục, 2007 10 Nguyễn Đức Huệ, Nguyễn Văn Nhiên, Bài giảng Vẽ kỹ thuật khí, NXB Quốc gia, xuất hàng năm 11 Đặng Việt Cương, Sức bền vật liệu, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2008 12 Hoàng Tùng, Nguyễn Thúc Hà, Cơ khí đại cương, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2003 Võ Văn Long 115 2013B - CKĐL ... giả - Nghiên cứu máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 cách cẩn thận xác định khả làm việc - Nghiên cứu khả nâng cao tầm với đến kết luận máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 có khả nâng cao tầm với từ... dụng nâng cao tầm với - Đối tượng nghiên cứu: Máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu mặt lý thuyết khả nâng cao tầm với Máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 Võ Văn Long 2013B... kỹ thuật máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 + Nghiên cứu khả nâng cao tầm với máy đào thủy lực KOMATSU PC-450 đảm bảo suất làm việc yêu cầu + Đưa khuyến cáo cho người sử dụng nâng cao tầm với - Đối