Thiết kế bộ công tác của máy đào gầu nghịch

Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ THIẾT KẾ MÁY ĐÀO THUỶ LỰC GẦU NGHỊCH LẮP TRÊN MÁY CƠ SỞ: Cat-320D I Số liệu cho trước: 1.Máy sở: Cat-320D 2.Dung tích gầu:1m3 Làm việc đất cấp II Vân tốc di chuyển: 4km/h Tốc độ nâng cần: Vxc=0,11 m/s Tốc độ làm việc xi lanh tay gầu:Vxt=0,1-0.3 m/s Tốc độ làm việc xi lanh gầu: Vxg=0,09 m/s Vận tốc vòng: nq=5 v/p II.Thiết minh tính toán 1.Tính toán thông số máy đào 2.Tính toán bền tay gầu công tác 3.Bản vẽ: - Bản vẽ chung máy: A1 - Bản vẽ chế tạo tay gầu: A1 Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Lời nói đầu Thiết kế đồ án máy thuỷ lợi môn học thiếu sinh viên ngành máy xây dựng thiết bị thuỷ lợi, giúp sinh viên củng cố kiến thức nguyên lý làm việc, kết cấu phương pháp tính toán máy thuỷ lợi Trong sống phát triển đất nước theo hướng công ngiệp hoá, đại hoá đất nước Xây dựng dân dụng công nghiệp, thuỷ lợi thiếu máy xây dựng, đặc biệt công trình thuỷ lợi cần thiết bị máy móc công trình thuỷ lợi có khối lượng lớn, vốn đầu tư nhiều,đòi hỏi thi công tiến độ thời vụ, có tầm quan trọng với tpát triển kinh tế nông nghiệp, du lịch… Những công trình thuỷ lợi đòi hỏi phải có công tác đất, xử lý móng khắt khe,điều dẫn đến cần thiết máy làm đất : máy ủi, máy san , máy đào, máy xúc… Trong trình học em giao đề tài thiết kế Máy đào thuỷ lực gầu nghịch lắp máy sở Cat-320D Máy đào thủy lực dùng chủ yếu công tác làm đất, khai thác mỏ lộ thiên, bốc xếp vật liệu, làm việc theo chu kỳ, đổ vật liệu lên phương tiện vận chuyển đổ thành đống Hiện có nhiều chủng loại máy nhập vào nước ta, nhiều nước khác như: Nga, Nhật, Mỹ, Hàn Quốc, để sử dụng đạt hiệu cao nhất,bền phải hiểu rõ đặc tính kỹ thuật, tính máy, biết thiết kế chế tạo công tác máy, để sửa chữa máy xây dựng bị hỏng Đồ án môn học Máy thuỷ lợi giúp hiểu rõ hơn, làm tốt vấn đề Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT THIẾT KẾ TAY GẦU VỚI MÁY CƠ SỞ CAD_320D )ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ Bộ công tác tiêu chuẩn Cần = 5,7(m) Tay gầu = 2,9(m) Gầu = (m3) -Bộ công tác thiết kế : Cần =6(m) Gầu =0.8(m3) I)XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN Để xác định sơ thông số ta dựa vào luật đồng dạng kích thước , trọng lượng , công suất , dung tích gầu , … L1 G q = = L2 G2 q L : thông số hình học G : thông số trọng lượng q : dung tích gầu 1) Tính mômen tiêu chuẩn : Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Vị trí tính toán : Gầu đầy đất , cần hợp với phương ngang góc 450 , tay gầu hợp với phương ngang góc 30o Gxt Gc Gt Gxg Gg+d Gxc Motc = Gg+d.rg + Gtg.rtg + Gxg.rxg+ Gxtg.rxtg + 0,5.Gxc.rxc + Gc.rc Gc :trọng lượng cần Gc =17,37 (KN) Gtg : trọng lượng tay gầu Gtg=6,28 (KN) Gxg :trọng lượng xi lanh gầu Gxg =0,84 (KN) Gxtg :trọng lượng xi lanh tay gầu Gxtg =0,21(KN) Gxc : trọng lượng xi lanh cần Gxc = 2,72(KN) Gg+d : trọng lượng gầu đầy đất Gg+d = Gd + Gg q.γ k d Gd = k tx =14,8 (KN) Với đất cấp IV γ = 20 ,ktx = 1,35 Gg+d = 14,8 + 8,37 =23.17 (KN); rc= 1,495 (m) ; rxtg = 2,551 (m) rxg =6,070(m) ; rtg =5,223(m) ; rg = 6,485 (m) ; rxc = 0,67 (m) Thay số ta có : Motc = 161,29 (KN.m) II) Xác định thông số Cho trước chiều dài cần : (m) Dung tích gầu : 0,8 (m3) Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Để xác định sơ thông số người ta dựa vào luật đồng dạng kích thước ,trọng lượng ,công suất , dung tích gầu … A1 G q = = A2 G2 q 1) Xác định khối lượng phận Với công tác : Gọi Gtg ,ltg khối lượng chiều dài tay gầu -Khối lượng tay gầu : Ltg L1 G = ⇒ Gtg = G1 ⇒ 2,165.Ltg Ltg Gtg L1 - Khối lượng gầu : G1 q1 q = ⇒ G2 = G1 = 6,98( KN ) G2 q q1 -Khối lượng cần : L1 G1 L = ⇒ G2 = G1 = 18,29 (KN) L2 G2 L1 Mo = Gg+d.rg + Gc.rtg + Gxg.rxg+ Gxtg.rxtg + 0,5.Gxc.rc + Gc.rc rc= lc cos 45 = 2,12(m) ; rxtg = l c cos 45 = 6,36(m) 2 rxg = lc.cos450 + ltg cos 30 =0,22.ltg+4,24 rtg = lc.cos450+ ltg cos 30 =0,29.ltg+4,24 3 rg = lccos450 + ltg cos 30 − H g =0,65.ltg+3,77 Hg chiều dài gầu Hg= q =0,93(m) Khối lượng gầu đầy đất : Gg+d = Gd + Gg q.γ k d Gd = k tx =10,67 (KN) Với đất cấp II γ = 16 ,ktx = 1,15 Gg+d = 10,67 + 6,98 =17,65 (KN) Để máy làm việc ổn định thì: Mo = Motc=161,29(KN) Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Vậy ltg =3,23(m) Gtg=7,344(KN) III Xác định lực tác dụng lên công tác Tay gầu: Tính vị trí cuối trình đào,gầu đầy đất, Pxt có giá trị lớn gầu gần kết thúc trình cắt đất với lát cắt lớn CMax Tại vị trí tay gầu nằm ngang, cần nghiêng góc -150 Gt Gg+d Gxg G xt a Tính chiều sâu đào Chọn vị trí đặt chân xi lanh tay gầu tay gầu cách khớp cần tay gầu (khớp O2) ltg Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Hs = l c sin 15 + ltg + H g − 1,7 = 4,01 (m) b Xác định lực xylanh tay gầu Chiều dầy lát cắt lớn là: cmax = q.k d 0,8.1 = = 0,156( m ) b.H 1.kTX 1,113 4,01.1,15 q: dung tích gầu, q=0,8 m3 b- Chiều rộng gầu: b=1,2 q =1,113 (m) Hs- Chiều sâu đào: H1=4,01 (m) Ktx- Hệ số tơi xốp, vơi đất cấp II lấy ktx=1,15 Kđ- Hệ số đầy gầu kđ=1 Lực cản đào tiếp tuyến lớn nhất: P01=k1.b.CMax=0,07.1,113.0,156 = 0,01213 Mpa = 12,13(KN/m2) Với k1 hệ số cản đào, với đất cấp II ( bảng 1.9/25 )lấy k1=0,07 Mpa Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Lấy mômen đối điểm O2 ta có : P01 r0 + G g + d rg + Gtg rtg + G xg rxg + 0,5.G xt rxt' Pxt = rxt Với P01- Lực cản đào tiếp tuyến, P01= 12,13 KN r0- Cánh tay đòn lực P01 lấy điểm O2: r0 = 4,715 (m) Khối lượng gầu đầy đất : Gg+d = Gd + Gg q.γ k d Gd = k tx =10,67 (KN) Với đất cấp II γ = 16 ,ktx = 1,15 Gg+d = 10,67 + 6,98 =17,65 (KN) rg- Cánh tay đòn Gg+đ lấy điểm o2 : rg= 3,787 (m) Gxg- Trọng lượng xy lanh gầu, Gxg= 0,84 KN rxt, - Cánh tay đòn Gxg lấy điểm o2: rxg= 1,315 (m) Gxt- Trọng lượng xylanh tay gầu, Gxt= 2,093 KN rxt- Cánh tay đòn Gxt lấy điểm o2 : rxt=0,803 (m) Gtg - Trọng lượng tay gầu, Gtg =7,34 KN rtg- Cánh tay đòn Gtg lấy điểm o2: rtg = 1,1(m) rxt- Cánh tay đòn Pxt lấy điểm o2: rxt=0,251(m) Vậy Pxt = P01 r0 + G g + d rg + Gtg rtg + G xg rxg + 0,5.G xtg r ' xltg rxt Pxt =134,05 (KN) Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Với lực xy lanh Pxt =134,05 KN, với áp suất hệ thống p =35 Mpa, ta tính đường kính xy lanh cần là: D= Pxt = 0,069(m) = 69 mm p.Π Tra bảng ta chọn xylanh có thông số sau: + Đường kính xy lanh: D =140mm=> thoả m ãn 2.Xác định lực xy lanh cần a Xác định hành trình xi lanh cần Dựa vào thực tế tính toán ta chọn xi lanh cần, chọn vị trí chân cần hình vẽ: G xc Gc Gxt Gt Gxg Gg+d b.Xác định lực xy lanh cần: Xét vị trí kết thúc trình đào, gầu lên mép khoang đào, tay gầu nằm ngang, hình vẽ: Lấy mômen đối điểm o1 ta có : Pxc = Với Gc rc + Gg + d rg + Gtg rtg + Gxg rxg + Gxtg rxtg + 0,5.G xc rxc, rxc Gc- Trọng lượng cần, Gc = 18,29 KN Gxt- Trọng lượng xylanh tay gầu, Gxt= 2,093 KN Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 10 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Gtg - Trọng lượng tay gầu, Gtg =7,34 KN Gg+d = 10,67 + 6,98 =17,65 (KN) Gxg- Trọng lượng xy lanh gầu, Gxg= 0,84 KN Gxc- Trọng lượng xy lanh cần, Gxc= 3,51 KN Cánh tay đòn Gc lấy điểm o1: rc=2,698 (m) rg- Cánh tay đòn Gg+đ lấy điểm o1: rg= 2,041 (m) rtg- Cánh tay đòn Gtg lấy điểm o1: rtg=4,728 (m) rxg- Cánh tay đòn Gxg lấy điểm o1: rxg= 4,513 (m) rxtg- cánh tay đòn Gxtg lấy đối o1: rxtg = 5,027 (m) rc- Cánh tay đòn Gxc lấy điểm o1: rc= 2,481 (m) r,xc- Cánh tay đòn Pxc lấy điểm o1 rxc = 0,725 (m) Thay số ta có: Pxc = Gc rc + Gg +d rg + Gtg rtg + Gxg rxg + Gxtg rxtg + 0,5.G xc r , xc rxc Pxc = 184,5 KN Với lực xylanh cần Pxc = 456,02 KN, theo sơ đồ hệ thống thuỷ lực dùng hai xylanh để nâng cần, nên ta coi gần xylanh chịu nửa lực xylanh cần P’xc = 0,5.Pxc = 92,27(KN) Với lực xy lanh P’xc =92,27 KN, với áp suất hệ thống p =35 Mpa, ta tính đường kính xy lanh cần là: D= Pxc' = 0,058(m) = 58 mm p.Π Tra bảng ta chọn xylanh có thông số sau: Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 11 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Trong : - Khoảng cách từ khớp chân cần đến điểm lật C : b = 1,209 m r’01 = 2,88 m ; rc = 1,19 m ; rt = 4,755 m ; rg+đ = 4,022 m Vậy : Ml = 18,29.1,19 +7,34.4,755 +17,65.4,022 +12,3.2,88 Ml = 163,08 KNm Mô men giữ xác định theo công thưc sau: Mg = Gđt.rđt + Ga + G0.r0 Trong : G0 trọng lượng cấu bàn quay bao gồm trọng lượng vòng ổ quay, khung bánh răng, ngõng trục trung tâm cấu di chuyển ,khung xích ,bánh chủ động , bánh tì ,dải xích Ga trọng lượng cấu bàn quay gồm động khung máy ; thiết bị thuy lực thiết bị phụ ; cấu quay ; bàn quay điều khiển ; vỏ máy rđt = 3,722 m ; = 1,811 m ; r0 = 1,29 m ; Gđt = 39,76 KN Ga =43,9 KN ; G0 = 65,1 KN Vậy : Mg = 305,5 KN.m Hệ số làm việc máy làm việc vị trí xác định theo công thức sau: kođ = Mg Ml = 305,5 = 1,8 163 > [ Kôđ ] = 1,2 Vậy máy làm việc ổn định b- Vị trí thứ hai Máy đào gầu nghịch đổ đất độ vươn xa ; tay gầu nghiêng góc 610 so với cần ; cần nghiêng góc 160 ; Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 25 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Gc Gt G0 Gdt Gg+d Ga Trong trường hợp ta tiến hành tính mô men lật mô men giữ xác định tương tự ta tính sau : ∗ Mô men lật: Ml = Gc.rc + Gt.rt + Gg+đ.rg+đ Trong : Gtg - Trọng lượng tay gầu, Gtg =7,34 KN Gc- Trọng lượng cần, Gc = 18,29 KN rc = 1,19 m ; rt = 5,49 m ; Gg+đ =17,65 KN ; Rg+đ = 6,3 m Vậy mô men lật : Ml = 18,29.1,19 + 7,34.5,49 + 17,65.6,3 = 173.2 KNm * Mô men giữ : Mg = Gđt.rđt + Ga.ra + G0.r0 Mg = 305,5 KN.m (tính trên) Hệ số ổn định xác định theo công thức Kđ = kođ = Mg Ml = 401,7 = 2,3 > [Kod ] = 1,2 173,2 Ta thấy máy làm việc ổn định Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 26 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch VII Tính bền tay gầu Vị trí tính toán : Trong trình đào đất gầu gặp chướng ngại vật, xi lanh tay gầu vuông góc với tay gầu Lực xi lanh tay gầu lớn A E Gt G g+d Từ phương trình cân mô men điểm O ta có : P01 = Pxt max rxt + G g rg + Gt rt r01 Trong : r01 Khoảng cách từ P01 đến tâm O r01= 4,64 m Pxtmax Lực lớn tác dụng lên xi lanh tay gầu Pxtmax = p.F=35.103.π d2/4=538,78 ( KN) rxt Khoảng cách từ Pxtmax đến tâm O ; rg = 0,049 m rt = 0,173 Gt Gg Vậy : rxt=0,86 m khoảng cách từ Gg đến tâm O Độ lệch tâm điểm đặt lực Gt so với mặt phẳng Trọng lượng tay gầu Gtg = 7,34 KN Trọng lượng gầu Gg = 6,98 KN P01=99,96 KN Thành phần lực cản đào pháp tuyến : Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Svth : Nguyễn Mạnh Hà Hồ Sĩ Sơn 27 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch P02 = 0,5.P01 = 49,98 KN Trong trình đào đất, gầu gặp chướng ngại vật, gầu dùng để bật chướng ngại vật, nên lực P có lực ngang K Lực phát sinh cấu quay quay mà trình đào chưa kết thúc, giá trị lực K xác định từ mô men phanh có cấu quay K= Mf (KN) R.η q Trong : Mf Mô men phanh đưa trục động xác định sau Mf = N max 18,87 = = 37,56 ( KN m ) ωmaxη q 0,628.0,8 Với : Nmax Công suất lớn cấu quay Nmax = 13,3 KW R : Khoảng cách từ mép gầu đến trục quay máy ;R= 5,925 (m) ηq Hiệu suất cấu quay từ trục đặt phanh đến trục quay bàn quay ηq = 0,85 ωmax Vận tốc góc lớn bàn quay ωmax = Với : n 2.π n 2.π = 0,5233 (rad/s) = 60 60 Là số vòng quay bàn quay n = (v/p) Vậy Mf=29,9 KN.m Do : K=5,94 KN ∗ Lực tác dụng lên công tác • • Lực tác dụng nên xi lanh tay gầu: Pxt = 538 Lực tác dụng nên xi lanh cần: Pxc = 791 KN • Lực tác dụng nên xi lanh gầu: Pxg = 660,4 • Lực cản đào : P01 = 99,96 KN • Lực ngang K đặt gầu : K = 5,94 KN KN KN • Các trọng lượng Gg= 6,98 KN , Gc=18,29 KN , Gt=7,34 KN Để tính toán thông số ta tách tay gầu cần ,tay gầu gầu thành thành phần riêng biệt thay phản lực tương ứng khớp tay gầu cần , tay gầu gầu ta có: Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Svth : Nguyễn Mạnh Hà Hồ Sĩ Sơn 28 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch 173 857 Z0 Y0 n O n E Z0 57° o Y0 3175 Pxt 2736 Pxc m Pxt m Gt X Z 757 41° Gc Y a a , T , , Y01 Z01 , 14° Y0 K P01 Z0 768 P02 P01 G g+d 173 Tính riêng với cần ta có : ∗Chiếu lực lên phương Y ∑Y= ⇔ -Pxt + Pxc.cos570 + Y0 = Y0 = 178,3 KN Chiếu lực lên phương Z ∑Z = ⇔ -Gc +Pxc.sin570– Z0 = => Z0 = 645,3 (KN) Tính với gầu : ∗Chiếu lực lên phương Y ∑Y= ⇔ P01 - T.Sin140 – Y’01 = Y’01 = 39,5 KN Chiếu lực lên phương Z ∑Z = ⇔ -Gg -P02-T.cos140+ Z’01 = => Z’01 = 299,3 (KN) X ét mặt cắt nguy hiêm n-n : ∗ Mô men uốn mặt phẳng thẳng đứng lực ngang gây Mx = Pxg’.sin410.rT -Y’01 ry +Pxt.rxt Trong Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 29 Z Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch rT Là khoảng cách từ lựcTsin600 tới mặt cắt nguy hiểm (n-n) rT = 2,736 m ; rxt = 0,86 m ; ry=3,18 m Do ∗ Với : : Mx = 1173,7 KNm Mô men uốn mặt phẳng nằm ngang : My = K rk’ rk’ Khoảng cách từ lực K đến mặt cắt nguy hiểm rk’ =3,9 m Vậy ∗ My = 5,9.3,9 = 23,01 KNm Mô men xoắn : Với : rp Mz = P01.rp Được xác định sau rp= B/2 =0,56 m B chiều rộng gầu Vậy ∗ Lực kéo S : • B=1,2 q =1,11 m Mz = 55,66 KNm S=-Z’01-P’xg.cos610 -Gt+Z0=112,7 KN Kiểm tra bền tiết diện nguy hiểm (n - n ) Chọn vật liệu tay gầu thép CT5 có * [σ ] = 160 ( Mpa) Điều kiện bền σ tt = σ + 3.τ ≤ [σ ] Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 30 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Trong : σ= Mx My S + + Wx Wy F Với : Wx = b.h b1 h12 60.80 56.76 − = − = 10090,6 cm =0,01 m3 6 6 ( h.b h1 b12 80.60 76.56 Wy = − = − 6 6 ) ( ) = 8277,3 cm =0,0083 m3 Wxoắn = Wx +Wy = 10090,6 +8277,3 = 18367,9 cm3 =0,018 m3 F= 0,0544 m2 τ= Mz/Wxoắn=3092,2 KN/m2 σ = Mx/Wx+MY/WY+S/F =121172,15( KN/m2) => σtt =121,4 MN/m2 =121,4 Mpa Ta thấy tt < [σ] = 160 (Mpa) thoả mãn điều kiện bền X ét mặt cắt nguy hiêm m-m : ∗ Mô men uốn mặt phẳng thẳng đứng Mx = P’xg.sin410.rT +Y0 ry - Y’01.r’y Trong rT Là khoảng cách từ lực P’xg.sin610 tới mặt cắt nguy hiểm (m-m) rT = 3,59 m ry=0,86 m , r’y=4,03 m Do vậy: Mx = 361,2 KNm ∗ Mô men uốn mặt phẳng nằm ngang My = K rk’ Với : Vậy ∗ rk’ =4,76 m My = 5,9.4,76 = 28,1 KNm Mô men xoắn Với : rp Mz = P01.rp Được xác định sau rp= B/2 =0,56 m B chiều rộng gầu B=1,2 q =1,11 m Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 31 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Vậy Mz = 55,66 KNm Lực kéo S S=-Z’01-P’xg.cos610 -Gt+Z0=112,7 KN • Kiểm tra bền tiết diện nguy hiểm (m - m ) Chọn vật liệu tay gầu thép CT5 có * [σ ] = 160 ( Mpa) Điều kiện bền σ tt = σ + 3.τ ≤ [σ ] Trong : σ= Mx My S + + Wx Wy F Với : Wx = b.h =2,4.10-3 m3 b h =0,64.10-3 m3 Wy = Wxoắn = Wx +Wy = 3,06.10-3 m3 F= 0,06 m2 τ= Mz/Wxoắn=13890 KN/m2 Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 32 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch σ = Mx/Wx+MY/WY+S/F =150311,6( KN/m2) => σtt =150,4 MN/m2 Ta thấy σ < [σ] = 160 (Mpa) thoả mãn điều kiện bền X ét mặt cắt nguy hiêm a-a : ∗ Mô men uốn mặt phẳng thẳng đứng Mx = P’xg.sin410.rT -Y0 ry + Pxt.rxt Trong rT Là khoảng cách từ lực P’xg.sin610 tới mặt cắt nguy hiểm (a-a) rT = 0,44 m , ry=3,175 m , rxt=4,033 m Do vậy: ∗ Mx = 167,6 KNm Mô men uốn mặt phẳng nằm ngang My = K rk’ rk’ Khoảng cách từ lực K đến mặt cắt nguy hiểm Với : rk’ =1,1 m Vậy ∗ My = 5,9.1,1 = 6,49 KNm Mô men xoắn Mz = K.rz Với rz Được xác định sau rz= 0,46 m Vậy ∗ Mz = 5,9 5,2 = 12,9 KNm Lực kéo S S=-Z’01-P’xg.cos610 -Gt+Z0=112,7 KN • Kiểm tra bền tiết diện nguy hiểm (a - a ) Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 33 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Chọn vật liệu tay gầu thép CT5 có * [σ ] = 160 ( Mpa) Điều kiện bền σ tt = σ + 3.τ ≤ [σ ] Trong : σ= Mx My S + + Wx Wy F Với : b.h b1.h12 =3,1.10-3 m3 Wx = − 6 b h b12 h1 =3,25.10-3 m3 Wy = − 6 Wxoắn = Wx +Wy =6,35.10-3 m3 F= 0,018 m2 τ= Mz/Wxoắn = 5489,4 KN/m2 σ = Mx/Wx+MY/WY+S/F =157408,9( KN/m2) => σtt =157,64 MN/m2 Ta thấy σ < [σ] = 160 (Mpa) thoả mãn điều kiện bền Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 34 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch ∗ Chọn vật liệu chốt Đối với chốt máy đào nói chung chốt cần tay gầu nói riêng vật liệu chế tạo chốt ta dùng thép CT45 Bán kính chốt R = 32,5 mm II Các phương án bố trí xi lanh thuỷ lực với công tác sơ đồ hệ thống thuỷ lực máy Các phương án bố trí xilanh thuỷ lực Bộ công tác máy đào thuỷ lực có cấu tạo đơn giản tính toán thông số kết cấu cần phải kết hợp điều kiện tĩnh, động học thay đổi kích thước dẫn đến thay đổi kích thước lại Mỗi phần tử công tác cần, tay gầu, gầu, có chuyển động riêng biệt xi lanh thuỷ lực tương ứng thực chuyển động Khi làm việc xi lanh thuỷ lực có gây phản lực tác động xi lanh thuỷ lực khác tạo áp suất thụ động chất lỏng Khi chọn sơ bộ công tác, người ta mong muốn áp suất thụ động buồng xi lanh không làm việc không vượt áp suất tính toán ( áp suất chủ động ) xi lanh làm việc Như kích thước, trọng lượng, sức bền phần tử công tác có ảnh hưởng lẫn Dưới 1phương án lựa chọn cách bố trí xilanh công tác giáo sư Brach đề suất, phương án em lựa chọn + Xi lanh cần:đặt cần nghiêng phía trước cần so với trục quay máy, phương án có ưu điểm lực nâng lớn sử dụng phổ biến song nhược điểm chiều sâu đào lớn xilanh thường bị va đập + Xilanh tay gầu: đặt bên cần, cán píttông nối khớp với tay gầu + Xilanh gầu: đặt tay gầu, cán píttông nối với gầu thông qua kéo, cấu khâu Sơ đồ giúp quay gầu toàn vòng Sơ đồ hệ thống lực thuỷ a- Sơ đồ hình vẽ b- Hoạt động hệ thống thuỷ lực máy đào CAT 320D * Dựa vào hệ thống thuỷ lực ta thấy, máy dẫn động điều khiển hệ thống sau : Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 35 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch - Hệ thống thuỷ lực điều khiển xi lanh công tác: gầu, tay gầu, cần, mô tơ di chuyển môtơ quay toa - Hệ thống thuỷ lực điều khiển cung cấp dầu tới bơm chính, van điều khiển mô tơ phanh cấu quay cấu di chuyển - Hệ thống điều khiển điện tử điều khiển công suất động bơm - Hệ thống làm mát dầu thuỷ lực cung cấp dầu tới môtơ quạt để làm mát dầu thủy lực * Hệ thống thuỷ lực cung cấp dầu từ bơm trái, bơm phải để điều khiển : xilanh gầu, xilanh tay gầu, xilanh cần, môtơ di chuyển phải, môtơ di chuyển trái môtơ quay - Bơm phải bơm trái bơm có dung tích làm việc thay đổi.Bơm trái nối trực tiếp với động khớp nối mềm Bơm phải nối khí với bơm phải qua bánh Toàn công suất động dẫn động ba bơm này.Bơm cung cấp dòng dầu thuỷ lực có áp suất cao tới công tác, thông qua điều khiển cấu điều khiển: van thuỷ lực, cần điều khiển, điều khiển điện tử… - Khi áp lực tải trọng tăng làm việc, bơm tăng áp suất giảm tốc độ dòng dầu Công suất thuỷ lực không đổi áp lực tốc độ dòng dầu thay đổi Công suất thuỷ lực gần đồng với công suất động - Khi không làm việc, dầu từ chảy qua van vào thùng dầu Van phát tín hiệu điều khiển dòng âm tới điều tiết bơm để giảm hành trình bơm tới lưu lượng tối thiểu - Khi hoạt động, van dẫn dầu tới xilanh công tác (xilanh cần, xilanh gầu xilanh tay gầu) môtơ (quay toa di chuyển) Van bao gồm cửa, van chiều, tiết lưu để thực thao tác kết hợp áp suất làm việc hệ thống thuỷ lực van xả điều tiết Quá trình làm việc máy làm việc kết hợp hệ thống thuỷ lực thành phần (vừa quay vừa dỡ tải) * Hệ thống thuỷ lực điều khiển nhận dầu từ bơm hệ thống điều khiển điều khiển chức sau : +Hệ thống thuỷ lực điều khiển hoạt động van công tác : Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 36 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Dầu hệ thống điều khiển chảy từ bơm điều khiển qua cụm hệ thống điều khiển, sau chảy tới van điều khiển hệ thống điều khiển hoạt động máy( hoạt động cấu công tác, cấu quay, cấu di chuyển ) Các van tác động tay điều khiển tay điều khiển /bàn đạp điều khiển di chuyển – người công nhân vận hành máy thực hiện) Theo sơ đồ hệ thống thuỷ lực máy sở CAT 320D có tay điều khiển: tay điều khiển làm việc xilanh gầu xilanh cần, tay điều khiển làm việc xilanh tay gầu cấu quay, có bàn đạp điều khiển môtơ di chuyển + Dầu áp lực hệ thống điều khiển cuối cụm van đẩy, cụm van di trượt Dầu đầu cụm van xả thùng dầu thuỷ lực Khi cụm van trượt, dầu từ bơm phải bơm trái tới xi lanh mô tơ * Hệ thống điều khiển dẫn động hệ thống van tổng (Van điều khiển chính), bao gồm: - Hệ thống thuỷ lực điều khiển điều khiển lưu lượng bơm Trong máy hoạt động, áp suất dầu hệ thống điều khiển chuyển tới thiết bị điều chỉnh bơm áp suất tín hiệu gọi áp suất biến mô Động thiết bị điều khiển bơm nhận tín hiệu vào từ phận khác máy Động thiết bị điều khiển bơm bơm xử lý tín hiệu vào phát tín hiệu điện tới van giảm theo tỷ lệ thiết bị điều tiết bơm phải để điều tiết áp suất biến mô Áp suất điều khiển dòng dầu bơm phải bơm trái Áp suất biến mô điều chỉnh lưu lượng bơm phù hợp với tốc độ động - Hệ thống thuỷ lực điều khiển tạo áp suất tín hiệu để thực hoạt động sau: + Áp suất tín hiệu hệ thống điều khiển tác động lên hệ thống điều chỉnh tự động tốc độ động (AEC), tạo chức tự động giảm tốc độ động không cần hoạt động hệ thống thuỷ lực +Áp suất tín hiệu hệ thống điều khiển nhả phanh dừng cấu quay +Áp suất tín hiệu hệ thống điều khiển tự động thay đổi tốc độ di chuyển phù hợp với tải trọng hệ thống thuỷ lực Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 37 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch +Áp suất tín hiệu hệ thống điều khiển tác động lên van điều khiển di chuyển thẳng, trì chuyển động thẳng cấu công tác làm việc +Áp suất tín hiệu hệ thống điều khiển điều khiển hoạt động van mà van không trì chất tải đào rãnh TÀI LIỆU THAM KHẢO Máy Thuỷ Lợi – Trường đại học Thuỷ Lợi Vũ Văn Thinh – Vũ Minh Khương – Nguyễn Đăng Cường Máy Làm Đất – Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp Máy xúc gầu vạn – Nhà xuất công nhân kỹ thuật Hà Nội – Việt Nam Người dịch : Nguyễn Văn Trọng – Nguyễn Xuân Chính 4.Thuỷ lực máy thuỷ lực – Trường đại học Bách Khoa Nguyễn Hữu Ái Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 38 Đồ án môn học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Gvhd : Ths Vũ Văn Thinh Hồ Sĩ Sơn Svth : Nguyễn Mạnh Hà 39 ... học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT THIẾT KẾ TAY GẦU VỚI MÁY CƠ SỞ CAD_320D )ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ Bộ công tác tiêu chuẩn Cần = 5,7(m) Tay gầu = 2,9(m) Gầu = (m3) -Bộ công tác thiết. .. phải có công tác đất, xử lý móng khắt khe,điều dẫn đến cần thiết máy làm đất : máy ủi, máy san , máy đào, máy xúc… Trong trình học em giao đề tài thiết kế Máy đào thuỷ lực gầu nghịch lắp máy sở... học: Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu nghịch Vậy ltg =3,23(m) Gtg=7,344(KN) III Xác định lực tác dụng lên công tác Tay gầu: Tính vị trí cuối trình đào, gầu đầy đất, Pxt có giá trị lớn gầu gần kết