Thiết kế máy ủi lưỡi ben không quay lắp trên máy kéo d41p 6c

Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Khoa Máy XD & TB Thuỷ Lợi Bộ môn Máy Xây Dựng    ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY LÀM ĐẤT Đề tài: Thiết kế máy ủi lưỡi ben không quay lắp máy kéo D41P-6C Giáo viên hướng dẫn : Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn Sinh viên thực : Phạm Văn Năm Lớp : 45M Số liệu cho trước: Tra theo máy sở D41P-6C Trọng lượng máy : Gm = 9370 Kg = 93,70 KN Lực kéo : T = 144 KN Vận tố di chuyển : V = 3Km/h Công suất máy : N = 82 KW = 110 HB Cấp đất làm việc : Cấp II GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất LỜI NÓI ĐẦU Máy xây dựng nói chung máy xây dựng Thuỷ lợi nói riêng đóng vai trò quan trọng công tác xây dựng xây dựng thuỷ lợi, đặc biệt công tác làm đất.Vì công trình thuỷ lợi thường có khối lượng lớn, công tác làm đất chiếm 60 ÷ 80% khối lượng công trình nên việc giới hoá công tác làm đất quan trọng cần thiết Máy làm đất gồm loại máy làm đất có công dụng chung máy ủi, san, đào máy thuỷ lợi có công dụng riêng (máy thuỷ lợi chuyên dùng).Trong đó, máy ủi sử dụng rộng rãi, dùng để san mặt công trình, định hình mặt đường, san phẳng, đào đắp công trình có chiều cao ± 3m Hiện có nhiều chủng loại số lượng máy nhập vào nước ta từ nước Nga, Nhật, Mỹ Tuy nhiên máy không đáp ứng hoàn toàn yêu cầu công tác đất đa dạng nước ta Để sử dụng đạt hiệu cao phải nắm vững kỹ thuật, tính máy,đồng thời phải cải tiến hợp lý, thiết kế, chế tạo, công tác loại máy, cho phù hợp với điều kiện nước ta thuận tiện cho việc thay sửa chữa bị hỏng Đồ án môn học “Máy thuỷ lợi” với đề tài “Thiết kế máy ủi với lưỡi ben không quay” giúp em hiểu rõ phần lý thuyết học đồng thời vận dụng nhiều kiến thức môn sở chuyên ngành.Tuy nhiên, trình làm đồ án, thiếu kiến thức thực tế nên đồ án em không tránh khỏi sai sót.Em kính mong thầy cô giáo môn xem xét giúp đỡ em để em sửa chữa đồ án tốt nghiệp sau Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Văn Thinh, thầy giáo Hồ Sỹ Sơn tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học Hà Nội ngày 23 tháng năm 2007 Phạm Văn Năm CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CỦA LƯỠI ỦI GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất 1) Xác địng chiều cao lưỡi ủi − Chiều dài lưỡi ủi xác định theo lục kéo T điều kiện đất, để tính toán sơ máy ủi, chiều cao lưỡi ủi tính toán theo công thức kinh nghiệm dùng cho máy ủi có lưỡi cố định: H = 500.3 0,1.T − 0,5.T (mm) Trong đó: T - Lực kéo danh nghĩa máy kéo Và xác định theo công thức: T = Gb.ϕb Với G b trọng lượng bám của máy ủi, thiết kế sơ ta lấy: Gb = (1.17 ÷ 1.22)Gm = 109,629 ÷ 114,314 (KN) Lấy Gb = 110,00 (KN) ϕb - Hệ số bám, với di chuyển bánh xích: ϕb = 0,9 Vậy T = 0,9.110 = 99 (KN) ⇒H = 5003 0,1.11 0,9 − 0,5.11 0,9 =1024,115 (mm) Ta chọn L = 1030 mm 2) Xác định chiều dài lưỡi ủi Chiều dài lưỡi ủi L phải phủ kín chiều dài ngang máy thừa hai bên 100 mm Với máy ủi có lưỡi cố định sử dụng công thức: L = (2,8 ÷ 3).H ⇒ L = 2884 ÷ 3090(mm) Chọn L = 3000 mm 3) Xác định thông số góc GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Trường ĐH Thủy Lợi đất Đồ án máy làm a) Góc cắt δ Góc cắt ảnh hưởng đến việc tiêu hao lượng trình đào, góc cắt nhỏ lực cắt nhỏ: Chọn δ = 55o b) Góc nhọn β Góc nhọn β xác định đặc tính thay đổi áp lực riêng lưỡi lên đất theo mức độ mài mòn mép cắt Góc β nhỏ diện tích mép cắt bị mòn tăng chậm, lực cản cắt nhỏ độ bền lưỡi cắt giảm β > 20o Chọn β=25o c) Góc cắt sau α Góc cắt sau α xác định theo điều kiện làm việc máy ủi, không nhỏ góc lên dóc hay góc xuống dốc thi công Góc α nhỏ ma sát lưỡi cắt đất lớn, chọn α = 30 o÷ 35o: Chọn α = 30o d) Góc quay ϕ Do lưỡi ben không quay nên ϕ = 90o e) Góc chếch γ Góc chếch γ thay đổi để làm sườn dốc, đất rắn cung để định hình mặt đường Vì máy cấu điều chỉnh nên góc γ thay đổi khoảng ± 5o f) Góc đổ ψ Góc đổ ψ chọn cho đất không chàn qua lưỡi phía sau Khi góc đổ ψ nhỏ đất nhanh tích lũy vào lưỡi nát cắt may cuộn lại đổ đổ phía trước tăng áp lực đất vào lưỡi ủi dẫn đến tăng lực ma sát Suất phái từ điều kiện ψ chọn giới hạn: ψ = 70o ÷ 75o (đối với lưỡi ủi không quay): Chọn ψ = 750 g) Góc đặt lưỡi ủi ε Góc đặt lưỡi ủi ε góc đương nối mép cắt mép lưỡi ủi (không kể chắn) phương lằm ngang Khi góc đặt lưỡi ủi nhỏ đất tràn qua lưỡi, góc xắt lớn làm xấu điều kiện chuyển động đất theo GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất lưỡi ủi lên phía làm tăng khả dính bám đất tiêu tốn lượng, người ta chọn ε = 75o Hình dạng hợp lý lưỡi ủi hinh thân khai với giảm dần độ cong phái Nhưng việc chế tạo tính toán găp nhiều khó khăng lưỡi ủi có độ cong định ( phần hình vành khăn) 4) Xác định chiều dài phần thặng a Chiều dài phần thăng a phụ thuộc vào điều kiện liên kết với lưỡi cắt, phần thẳng chịu mài mòn nhiều phải chọn vật liệu hợp lý Chiều dài a có ảnh hưởng đến việc tách đất khỏi khối đất chính: Chọn a = 140 mm 5) Bán kính cong lưỡi ủi Bán kính cong lưỡi ủi xác địng theo công thức: R= H − aSinδ Cosδ + Cosψ a – Chiều dài lưỡi ủi Kết hợp với hình vẽ ta chọn R = 1062,97 mm Đối với lưỡi ủi không quay 6) Xác định chiều cao chắn H1 Chiều cao chắn H1 phải đảm bảo điều kiện qua sát người lái nâng lưỡi ủi Thông thường H1 = (0,1 ÷ 0,25)H: Chọn H1=100 mm CHƯƠNG II: TÍNH BỀN LƯỠI ỦI CHUYỂN ĐỘNG I XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU CẮT ỨNG VỚI CÁC GÓC DỐC KHÁC NHAU Tinh lực cản máy ủi làm việc Ta sét trường hợp lực cản máy ủi trường hợp tổng quát nhất, máy ủi làm việc dốc với góc α Tổng lực cản lớn phát sinh cuối trình đào bắt đầu trình nâng lưỡi ủi Trong trường hợp lực kéo phải thắng lực cản sau T ≥ W1 + W2 + W3 + W4 + W5 GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Trường ĐH Thủy Lợi đất Đồ án máy làm Trong đó: W1 – lực cản cắt W2 – lực cản ma sát lưỡi ủi đào lực cản cắt theo phương pháp tuyến P02 gây W3 – lực cản di chuyển khối đát trước lưỡi ủi W4 – lực cản ma sát đất lưỡi ủi W5 – lực cản di chuyển máy dốc a) Lực cản cắt W1 W1 = k F Sin ϕ Trong đó: k – hệ số cản cắt, theo bảng 1-9: k = (0,058 ÷ 0,13) Mpa Chọn k = 0,1 MPa =100 KN/m2 F – diện tíc lát cắt, F =L.h L – chiều dài lưỡi cắt, L = m h – chiều dày trung bình lát cắt ϕ – góc lệch lưỡi ủi so với dọc trục máy, ϕ = 900 ⇒ W1 = 100.3.h.1 = 300.h (KN) a) Lực cản ma sát lưỡi ủi đào lực cản cắt theo phương pháp tuyến P02 gây W2 = f1 P02 Sin ϕ Trong P02 = k’ L x k` - hệ số cản cắt theo phương P02 k` = ( 0,5 ÷ 0,6) Mpa x – chiều rộng lưỡi cắt tiếp xúc với đào, x = 0,7 ÷ cm Lấy x = 0,8 (cm) = 0,008 (m) ⇒ P02 = 0,6.3.0,007 = 14,4 (KN) f1 – hệ số ma sát đất thép, tra bảng 1-5 ⇒ f1 = 0,6 GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất ⇒ W2 = 14,4.0,6 = 8,64 (KN) b) W3 – lực cản di chuyển khối đát trước lưỡi ủi W3 = Vđ γ  f2 cosα sinϕ W3 = Gđ f2 cosα sinϕ Trong đó: L.H Vđ – thể tích đất trước lưỡi ủi Vd = 2.k d H H , với = 0,343 tra bảng 7-3 ta L L kd – hệ số tính chất đất phụ thuộc tỉ số có kd = 0,85 3.1,03 ⇒ Vđ = = 1,87 (m3) 2.0,85 f2 – hệ số ma sát đất đất, tra bảng 1-5 ta có f2 = 0,7 ÷ 0,8 Chọn f2 = 0,8 γ - trọng lượng riêng đất, tra bảng 1-2 ta có γ = 15,7 ÷ 17,1 KN/m3 Chọn γ = 17KN/m3 ⇒ W3 = 1,87.17.0,8.cosα = 25,46cosα c) Lực cản ma sát đất lưỡi ủi W4 W4 = W4‘+ W4” Áp lực tác dụng lêm lưỡi ủi N = N1 + N2 N1 – áp lực thành phần trọng lượng đất, N1 = Gacos(δ + α) N2 – áp lực thành phần di chuyển khối đất trước lưỡi ủi N2 = f2.Ga.cosα.sinδ N = N1+ N2 = Ga.[cos(δ-α) + f2cosα.sinδ] W4’ – lực cản ma sát đất di chuyển theo lưỡi ủi từ lên trên: W4’ = f1.N.cosδ.sinϕ GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất ⇒ W4’=f1.Ga.[cos(δ - α) + f2.cosα.sinδ].cosδ W4” – lực cản ma sát đất di chuyển theo lưỡi ủi W4” = f1.N.cosϕ ⇒ W4 = f1 Ga[ cos(δ- α) +f2 cosα sinδ].[cosδ.sinϕ+cosϕ] = f1 Ga[ cos(δ − α) +f2 cosα sinδ]cosδ (KN) (Vì ϕ =900) Với f1= 0,6 ; f2 = 0,8; sinδ =  sin550 = 0,82; cosδ = cos550 = 0,57; Ga = Vđ γ = 1,87.17 = 31,827 (KN) ⇒ W4 = 0,57.31,827.0,6.(1,23.cosα + 0,82.sinα) =13,42.cosα+8,95sinα (KN) d) Lực cản di chuyển máy dốc W5 = ωGm cosα + (Gm + Ga) sinα Trong đó: ω - hệ số cản chuyển động, ω = 0,1 ÷ 0,15, chọn ω = 0,15 Gm – trọng lượng máy ủi Gm = 115,2 (KN) ⇒ W5 = 0,15.115,2.cosα+(115,2+31,827).sinα =17,28.cosα + 146,027.sinα Vậy tổng lực cản tác dụng lên máy ủi làm việc ⇒∑ W = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 = 300.h + 8,64 + 25,46cosα + 13,42.cosα+8,95sinα + 17,28.cosα + 146,027.sinα =300h + 8,64 + 56,16cosα + 154,977sinα T = 144 > ΣW GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất ⇒h ≤ 135,36 − 56,16 cos α − 154,977 sin ε 300 Chiều sâu cắt với góc dốc Với giá trị góc dốc α khác có chiều sâu h tương ứng, theo phương pháp nội suy ta có bảng giá trị sau: Góc α o Chiều sâu h (mm) Góc αo 0,264000 0,255017 13 14 10 0,246094 0,237234 0,228438 0,219711 0,211053 0,202469 0,193961 0,185531 0,177181 15 16 17 18 19 20 21 22 23 11 0,168915 24 Chiều Góc αo sâu h (mm) 0,15264 25 0,144643 26 0,13673 27 0,128923 28 0,121210 29 0,11360 30 0,106086 31 0,098680 32 0,091382 33 0,084193 34 0,077116 35 0,07015 36 Chiều sâu h (mm) 0,063305 0,056576 0,049966 0,043479 0,037116 0,030879 0,024770 0,018790 0,012943 0,007228 0,001649 -0,003794 II TÍNH LỰC TÁC DỤNG LÊN MÁY ỦI Trọng lượng lưỡi ủi − Trọng lượng máy ủi cần kiểm tra theo điều kiện ấn sâu lưỡi ủi vào đất bắt đầu cắt Do máy ủi D41 có điều khiển thủy lực, lưỡi ngập sâu vào đất nhờ lực xilanh thủy lực trọng lượng lưỡi ủi cần thỏa mãn điều kiện bền GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất m P01 P02 l0 l Hình 2: sơ đồ tính khối lưộng lưỡi ủi Vị trí tính toán: + Máy ủi làm việc mặt phẳng nằm ngang, lưới ủi hạ vào đào cắm sâu vào đất.` + Xilanh trạng thái thả tự do, Sn = + Lực tác dụng gồm có: Lực ma sát đất đào Trọng lượng lưỡi ủi − Trọng lượng ngỏ công tác Gumin theo điều kiện ấn sâu lưỡi ủi vào đất xác định theo phương trình momen tất lực tác dụng vào công tác khớp C: ΣMC = ⇒ GU = P02 l − W2 m l0 Trong đó: W2 = f1 P02 Chọn sơ bộ: l = 2,7 (m) ; l0 = 2,2 ( m) ; m = 0,43 ( m) Thay vào ta có: Gumin = P02 (l − f m) 14,4.(2,7 − 0,6.0,43) = = 19,36 (KN) l0 2,2 Chọn Gumin = 20 KN Phản lực đất tác dụng lên công tác GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất Phản lực khớp C a) Máy làm việc mặt phẳng nằm ngang − Chiếu lực theo phương ngang: ∑XC = ⇒ XC = P1 + Sn Cosθ − Chiếu lực theo phương thảng đứng: ∑ZC = ⇒ ZC = Sn Sinθ - P2 – Gu − Trong θ góc xi lanh với phương ngang, θ = 45o X = 164,0348 + 142,7362 cos 45o = 181,02(KN)  C ⇒ ZC = 142,7362 sin 45o − 11,71 − 20 = 49,18( KN) b) Máy làm việc mặt dốc với góc dốc α − Chiếu lực theo phương ngang: ∑XC = ⇒ XC = P1 + Sn Cosθ + Gu.sinα − Chiếu lực theo phương thảng đứng: ∑ZC = ⇒ ZC = Sn Sinθ - P2 – Gu,cosα Ta bảng giá trị sau: αo 10 11 12 13 14 XC (KN) 252,907 253,256 253,604 253,953 254,301 254,649 254,996 255,343 255,689 256,034 256,378 256,721 257,063 257,404 257,743 ZC (KN) 46,907 46,910 46,919 46,935 46,956 46,983 47,017 47,056 47,102 47,153 47,211 47,274 47,344 47,419 47,501 GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn αo 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 XC (KN) 259,084 259,415 259,744 260,071 260,395 260,718 261,038 261,355 261,670 261,982 262,292 262,599 262,902 263,203 263,500 ZC (KN) 47,885 47,996 48,112 48,234 48,362 48,496 48,635 48,779 48,929 49,085 49,246 49,412 49,584 49,761 49,943 SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất 15 16 17 18 258,081 258,417 258,751 259,084 47,.588 47,681 47,780 47,885 33 34 35 36 263,795 264,086 264,373 264,657 50,131 50,323 50,521 50,723 III TÍNH BỀN LƯỠI ỦI Chọn vị trí tính toán − Để tính toán cho lưỡi ủi, ta chọn vị trí thứ nhất: trình lưỡi ủi gặp trướng ngại, điểm tựa trướng ngại làm lưỡi ủi, cấu nâng vị trí làm việc Điều kiện tính toán: + Máy ủi làm việc mặt phẳng nằm ngang với tốc độ danh nghĩa số I máy kéo + Khi va vấp vào trướng ngại máy sử dụng lực kéo bám lớn nhất, có kể đến tải trọng động với kđ = 2,5 Các lực tác dụng lên máy ủi GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất Hinh 7: Sơ đồ lực tác dung lên lưỡi ủi + Trọng lượng thiết bị ủi, Gu = 20 KN + Lực nâng thiêt bị ủi Sn + Trọng lượng thân máy kéo, Gmk = 93,7 KN + Lực kéo tiếp tuyến máy sở + Phản lực đất tác dụnglên dao cắt, P1, P2 + Phản lực khớp C liên kết khung máy kéo + Khớp chống xiên lưỡi ủi + Khớp dầm đẩy lưỡi ủi − Để tính bền lưỡi ủi, ta tách bàn ủi khỏi khung ủi để xét, sơ đồ lự tác dụng lên lưỡi ủi hình 7: Các thông số hình học mặt cắt Tiết diện nguy hiểm lưỡi ủi tiết diện a-a Ta xác định tọa độ trọng tâm trục quán tính trung tâm tiết diện GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Trường ĐH Thủy Lợi đất Đồ án máy làm Hình 8: Tiết diện mặt cắt nguy hiểm Chia tiết diện thành hình đơn giản coi gần hình chữ nhật cung tròn, ứng với hình ta có hệ trục quán tính trung tâm riêng Tính momen quán tính thành phần trục quán tính trung tâm chúng Theo công thức tính toán sức bền ta có:  b.h J =  x  12  b3.h  J z = 12 Ta có bảng kết sau: TT δ(cm) 1,5 F(cm2) Jz(cm4) Jx(cm4) 15 125 2,8125 132,461 86080,5718 1,5 88,30766 24,83653 1,5 13,81093 20,7164 329,2901843 3,884324 1,5 14,02621 21,03932 344,9300438 3,944872 15,6489 1,5 23,4734 479,0313722 4,401262 hc(cm) 10 Riêng phần cung tròn, trước hết ta tính thông số hình học hệ trục vuông góc qua tâm cung tròn hình vẽ Mômen tĩnh trục z: GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất R 25 R 25 r r Sz = ∫ x.df = ∫ ∫ ρ.dϕ.dρ cos ϕ = ∫ ρ dρ ∫ cos ϕ.dϕ = F = π.(R2 - r2) 3 ( R − r ) sin 250 = 14521,91 (cm3) 500 360 = 140,12 (cm2) z B Z x R x Hình 9: Sơ đồ tính thông số phần cong S x03 = z = 103,635 (cm) F Jz = 4 250 25 (R − r )[ ϕ + sin 2ϕ ] = 1507697,267 (cm4) 4 2 4 250 25 − sin ϕ ] = 98096,09 (cm4) ( R − r )[ ϕ Jx = 0 4 Hệ trục quán tính trung tâm phần cong song song với hệ trục cũ tọa độ x = 103.635 cm Đối với hệ trục Jx không đổi Jxc = 98096,09 (cm4) Jzc = Jz – 2xSz + x2F = 2712,279 (cm4) Xác định tọa độ trọng tâm toàn mặt cắt Siz1 ∑ xc = ; ∑F zc = ∑ Six ∑F GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất Tính mômen tĩnh phần tử hệ trục phần cong Sx = zc.F; Sz = xc F Ta có bảng tính toán sau: TT Tổng Xc (cm) 2,506 -4,890 0,218 9,581 12,604 Zc (cm) 46,529 2,562 -45,177 -51,596 -54,53 F (cm2) 15 132,461 20,716 21,039 23,473 140,125 352,815 Sx (cm4) 697,932 339,307 -935,901 -1085,550 -1280,004 -2264,217 Sz (cm4) 37,594 -647,757 4,522 201,586 295,870 -108,185 x c = −0,307(cm) ⇒ z c = −6,418(cm) Tính tộng mômen thành phần hệ trục qua trọng tâm mặt cắt song song với hệ trục phần cung tròn Áp dụng công thức di chuyển trục: Ju= Jx + Jz Jx − Jz + cos 2α − J xz sin 2α 2 Jv= Jx + Jz Jx − Jz − cos 2α + J xz sin 2α 2 Juv= Jx − Jz sin 2α + J xz cos 2α Ta có bảng tính sau: α 10 Jx (cm4) 2,8125 -88 24,837 25 65 65 3,884 3,945 4,401 98096,094 Jz (cm4) 125 86080,57 329,290 344,930 479,031 2712,279 Jx’ (cm4) 6,493 85971,03 61,949 283,878 394,050 98096,094 Jz’ (cm4) 121,319 Jx’z’ (cm4) -20,885 134,376 3068,311 271,226 64,997 89,382 2712,279 -124,591 -130,731 -181,969 Tính tổng mômen phần hệ trục qua trọng tâm cà song song với hệ trục cung tròn Áp dụng công thức sức bền: GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất J x = J xi + 2bSxi + b F J z = J zi + 2αα zi + a F J xz = J xzi + aSxi + bSzi + abF Ta có bảng tính sau: Jx’ (cm4) 2.813 -4.584 0.525 9.888 12.911 0.307 TT Tổng ⇒ tg2 α =- Jz’ (cm4) 52.946 8.979 -38.759 -45.179 -48.112 6.418 Jxc (cm4) 42056.245 96650.681 31183.815 43227.523 54730.409 103867.161 371715.834 Jzc (cm4) 240.006 2917.209 276.934 2122.071 4002.318 2725.455 12283.991 Jxczc (cm4) 2213.111 -2383.264 -546.065 -9529.573 -14763.282 275.744 -24733.328 2J XZ = 0,137625 JX − JZ α = 3,918041o Trị số mômen trục quán tính trung tâm: Jmax= JX + JZ J − JZ + ( X ) + J XZ = 373409,8075 (cm4) 2 Jmin= JX + JZ J − JZ − ( X ) + J XZ = 10590,01785 (cm4) 2 Tính toán cho trục quán tính trung tâm: Sau xác định trọng tâm mặt cắt phương trục quán tính X Z ta chuyển lực P1, P2, Sn O phân chúng theo thành phần theo trục X Z, hợp lực thành phần tạo thành lực QX QZ P1X = P1.cos - 13.978; P1Z = P1.sin - 13.978, P2X = P2 cos - 103.918; P2Z = P1.sin - 103.918 Sn X = Sn cos121.082o ; SnZ = Sn sin 121.082o ; Trọng lượng riêng lưỡi ben đơn vị chiều dài là: GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất q= 20 Gu = = 6,667 (KN) L q x = q cos(-103.918) = - 1,597602728 (KN/m); q z = q sin(-103.918) = - 6,47241144 (KN/m) ; Q X = P1X + P2 X + SnX = 87,96139363 (KN) Q Z = SnZ + P1Z - P2 Z = 62,96242873 (KN) Dưới tác dụng ngoại lực mặt cắt a-a xuất nội lực sau đây: Mômen uốn M’ mặt phẳng xoy M’’ mặt phẳng yoz mômen xoắn Các mômen uốn M’ M’’ xác định theo công thức Q X L q X L2 M = + ' 87,96.3 − 1,5976.32 = + = 64,17374215 (KN.m) Q Z L q Z L2 M = + '' = 62,96.3 - 6.47241144 9.32 + = 39,94035867 (KN.m) Trong mặt cắt a-a có ứng suất pháp σ mômen uốn M’ M’’ ứng suất tiếp τ mômen xoắn gây Ứng suất pháp tính theo phương trình M' M '' σ= x0 + z JZ JX Để xác định toạ độ x0, z0 tâm tiết diện a-a, ta dựng đường O1O1 tiếp tuyến với tiết diện điểm C song song với đường trung hoà OO.Gúc β tạo đường trung hoà xx xác định : J x M ' tg β = =56,654503 J z M '' ⇒ β = 89,03 Z01= 521,157 (mm) GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất X01=114,55 (mm) ⇒ σ1 = 74994,19 (KN/m2) = 74,99419 (MN/m2) Z01= -349,053 (mm) X01=-92,82 (mm) ⇒ σ1 = -59980,88 (KN/m2) = -59,98088 (MN/m2) Z I β x II Hình 10: Sơ đồ tính mômen chống xoắn Mômen xoắn Mk/2 coi nửa tổng mômen lực P1, P2, Sn tâm cứng (tâm uốn) mặt cắt Toạ độ tâm cứng xác định cách gần theo ∑ E i J xi xi ∑ E i J xi ∑ E i J zi zi ZD = ∑ E i J zi XD = Trong Ei – môđuyn đàn hồi vật liệu phần tử mặt cắt Jxi Jzi –mômen quán tính tĩnh hình thành phần hợp thành cấu tạo thành mặt cắt ngang zi xi : toạ độ trọng tâm hình thành phần Lấy hệ trụcO1xz cung trũn làm gốc để xác định toạ độ tâm cứng ⇒ Giá trị chúng ghi bảng (Mục 4) Khi tính lưỡi cắt, coi mặt cắt loại vật liệu, ta có: GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất ∑ J xi x i = 75,22734866 (mm) ∑ J xi ∑ J zi Zi ZD = = -9,018060793 (mm) ∑ J zi XD = Mômen xoắn Mk lực Qx Qz gây so với tâm uốn tiết diện xác định theo công thức: Mk = P2.r1 + P1.r2 + Sn.r3 + Gu.r4 Với r1 = 041,571 (mm), r1 = 186,53 (mm), r1 = 553,8 (mm), r1 = 75,18 (mm) ⇒ Mk = 49,99695569 (KNm) Để xác định ứng suất tiếp, ta thừa nhân giả thiết : mômen xoắn cho phần của mặt cắt tỷ lệ với độ cứng phần đó.Với giả thiết đó, mômen xoắn tác dụng lên phần tử xác định: M k Ji k M k= ∑ Jk i Trong : Jk - mômen quán tính chống xoắn toàn mặt cắt M i k J i k1 mômen xoắn mômen quán tính chống xoắn phân tố tiết diện a-a Mômen quán tính chu vi kín I, II xác định theo phương trình : 4.F0 J k = Si ∑ δi F0 : diện tích bên đường trung bình chu vi δi : chiều dày thành ứng với phần mặt cắt Si: chiều dài trung bình đường viền phân tố GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất Mômen quán tính toàn phần xoắn Jk tổng mo men quán tính xoắn phần mặt cắt Jk = JkI+ JkII Xác định ứng suất phần mặt cắt phần kín I, II: Mik τ = 2.δ.F0i i τ5 = M k5 2.δ.F 05 δ (m) TT I 0,015 II 0,015 σtđ = H (m) F (m) Jk (m4) 0,103 0,023 3,09.10-05 16,036 23745,519 0,131 0,035 6,54.10-05 33,961 32429,483 S (m) 0,438 0,444 0,103 0,535 0,131 0,453 σ + 4τ max M (KNm) Τ (KN/m2) < [σ]b Tại vị trí I có σ = 74,99419 MN/m2; τ = 24615,68 KN/m2 ⇒ σtd = 74994,19 + 4.2615,68 = 90101,9 (KN/m ) = 90,1019 (MPa) Tại vị trí II có σ = -59980,88 KN; τ = 33617,87 KN σtđ = (−59950,88 + 4.33617,87 =89709,84 (KN/m ) = 89,709 (MPa) Chọn vật liệu chế tạo lưỡi ủi thép CT2 có σb = 250 (MPa) [σ] = σb n Hệ số an toàn n =1,4 [σ] = 250 = 178,5 (MPa) 1,4 GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất σtæng < [σ ]b Vậy lưỡi ủi đảm bảo điều kiện bền CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THỦY LỰC 1) Hệ thống thuỷ lực máy ủi a) Sơ đồ hệ thống điều khiển thuỷ lực: Hệ thống điều khiển lưỡi ủi: 1- Thùng dầu Thuỷ Lực 2- Bơm Thuỷ lực 3- Bộ phân phối điều khiển 4- Xi lanh thuỷ lực 5- Van chiều tiết lưu 6- Bộ phận phân phối hệ thống điều khiển 7- Van chiều 8- Van an toàn 9- Bộ phận lọc b) Nguyên lý làm việc: − Quá trình nâng ben: Dầu từ thùng dầu 1, qua bơm 2,van chiều 7, Bộ phân phối điều khiển 3, phân phối điều khiển điều khiển van trượt để buồng bên trái xi lanh thông với đường dầu hồi buồng bên phải buồng Dầu nối với đường ống từ bơm Xi lanh thuỷ lực dịch chuyển bên trái Lưỡi ben nâng lên − Quá trình hạ ben: Dầu từ thùng Dầu qua bơm tới phân phối hệ thống phân phối điều khiển Bộ phận điều khiển trượt để Dầu vào buồng bên trái GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất xi lanh thuỷ lực buồng bên phải xi lanh thuỷ lực nối với đường hồi hệ thống Lưỡi ben hạ xuống nhờ lực xi lanh thuỷ lực Bộ phận van chiều tiết lưu đượcđặt ống dẫn xi lanh thuỷ lực để tránh gián đoạn dòng chất lỏng làm việc khoang xi lanh thuỷ lực piston chuyển động nhanh tác dụng tải trọng Duy trì áp suất nhỏ cần thiết không đổi ống dẫn xi lanh thuỷ lực để đảm bảo độ tin cậy đóng mở trượt không phụ thuộc vào dao động áp suất đường ống bơm Van an toàn van chiều đảm bảo hệ thống không bị tải bảo vệ hệ thống điều khiển tay hệ thống tự động làm việc 2) Xác định đường kính xilanh: Với máy Kômatsu, áp suất xilanh thuỷ lực: p =20,6 MPa = 2,06104 KN/m2 Đường kính cán piston d: d = 0,7 D D - đường kính piston, tính theo công thức: D= 4.Sn k 4.132,75.1,2 = = 0,0982 (m) 0,51.2.π.p 0,51.2.π.2,06.104 Với: k- hệ số an toàn lực, k =1,3 ⇒ D= 98,2(mm) Theo bảng xilanh tiêu chuẩn, ta chọn D = 100(mm) Đường kính cán pistôn: d =0,7.100 =70(mm) Hành trình piston xác định: S = l1- l2, đó: l1 chiều dài xi lanh ứng với thời điểm lưõi ủi nâng lên đến chiều 0 cao tối đa, l1 = rn1.tg37 = rn1.tg37 = 1,787 (m) l2 chiều dài xi lanh ứng với thời điểm chiều sâu cắt lớn l1 = rn1.tg520 = 1,806.tg520 = 2,3 (m) Vậy S = 2,3-1,87=0,513(m) = 513 (mm) GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Đồ án máy làm Trường ĐH Thủy Lợi đất Kết luận Qua chọn tính toán thông số lưỡi ủi dựa theo sở tính toán giáo trình Máy Thủy Lợi, số tài liệu tham khảo khác sức Bền Vật Liệu…Ta thấy thông số lựa chọn tính toán cho lưỡi ủi máy D41P-6C làm việc với loại đất cấp II tính toán đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Tài liệu tham khảo: Máy thuỷ lợi Vũ Văn Thinh (ĐH Thuỷ Lợi) Máy làm đất XB ĐH GTVT Át Lát vẽ CATERPILLAR Sức bền vật liệu …………………… Tính toán hệ thống dẫn động khí GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn SVTH: Phạm Văn Năm Trường ĐH Thủy Lợi đất GVHD: Vũ Văn Thinh & Hồ Sĩ Sơn Đồ án máy làm SVTH: Phạm Văn Năm ... (đối với lưỡi ủi không quay) : Chọn ψ = 750 g) Góc đặt lưỡi ủi ε Góc đặt lưỡi ủi ε góc đương nối mép cắt mép lưỡi ủi (không kể chắn) phương lằm ngang Khi góc đặt lưỡi ủi nhỏ đất tràn qua lưỡi, góc... thiết kế, chế tạo, công tác loại máy, cho phù hợp với điều kiện nước ta thuận tiện cho việc thay sửa chữa bị hỏng Đồ án môn học Máy thuỷ lợi” với đề tài Thiết kế máy ủi với lưỡi ben không quay ... Bán kính cong lưỡi ủi Bán kính cong lưỡi ủi xác địng theo công thức: R= H − aSinδ Cosδ + Cosψ a – Chiều dài lưỡi ủi Kết hợp với hình vẽ ta chọn R = 1062,97 mm Đối với lưỡi ủi không quay 6) Xác