thiết kế tính toán gầu komasu PC350

Loại này đào đất thấp hơn mặt bằng máy đứng. Có thể dùng để đào kênh mương rãnh đặt đường ống, nạo vét cửa cống, đào giao thông hào, hố móng, khai thác vật liệu,... Xilanh 4 nâng cần đảm bảo độ nghiêng thích hợp, co xilanh 5 thực hiện việc duỗi gầu, kết hợp hạ cần bằng xilanh 4 để đặt gầu vào vị trí cắt đất. Duỗi xilanh 4, nâng gầu, thực hiện việc cắt đất. Khi gầu đầy đất, cũng là lúc gầu lên tới miệng hố đào, kết hợp các xilanh 4 và 5 nâng gầu lên đến một độ cao nào đó, kết hợp quay đến vị trí đổ. Thu các xilanh 5 và 7, quay gầu duỗi ra đất được đổ qua miệng gầu. Ngày nay máy đào truyền động cáp còn lại rất ít. Hầu hết các máy đào đều có hệ thống dẫn động bộ công tác bằng thuỷ lực, trừ một số loại máy đào gầu kéo, gầu ngoạm phục vụ những công việc đặc biệt. Đa số là máy đào có bộ di chuyển xích,máy đào bánh lốp chỉ được chế tạo với loại công suất nhỏ, phục vụ các công trình có khối lượng nhỏ, trong địa bàn thành phố hoặc các công việc cần di chuyển nhiều.

Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây LỜI NÓI ĐẦU Hiện đất nước ta q trình cơng nghiệp hố đại hố đất nước việc giới hố cơng trình xây dung quan trọng ngày diển mạnh mẽ Cơ giới hoá rút ngắn thời gian thi công, giảm nhân lực mang lại hiệu cơng việc cao.Trong cơng trình xây dựng nói chung thuỷ lợi nói riêng cơng tác đất chiếm phần lớn cơng việc, gới hố cơng tác đất diễn với tốc độ cao máy đào giữ vai trò chủ đạo Cơng việc chủ yếu máy đào đào vận chuyển đất, khâu dây chuyền thi cơng Nếu máy đào làm việc hiệu suất tổ máy tăng ngược lại máy đào làm việc hiệu dẩn đến suất tổ máy giảm, điều làm giảm tiến độ thi công Trên thực tế chủng loại máy đào sử dụng cơng trình xây dựng phong phú đa dạng, loại máy đào nhập từ nước tư giới với nhiều chủng loại kích thước tính ưu việt khác Tuy nhiên trình sử dụng máy không nắm vững kỷ thuật vận hành, bảo dưỡng sữa chữa nên tránh khỏi hỏng hóc hệ thống, phận Bộ cơng tác máy đào không tránh khỏi vấn đề điều kiện làm việc khắc nhiệt tiếp xúc với đất bùn, chịu ma sát va đập Bộ cơng tác nhập ngoại đắt, nghiên cứu thiết kế công tác đem lại lợi nhuận kinh tế nhiều Mặt khác điều kiện đất nước ta hầu hết thi cơng cơng trình nhỏ vừa đơi với loại đất nhẹ ta cần sử dụng cơng tác có dung tích gầu lớn để tăng suất có trường hợp điều kiện địa hình di chuyển khó khăn nên ta khơng thể cho máy đào tiến lại gần vây đòi hỏi máy có tầm vươn xa để đào vận chuyển đất cách dễ dàng ta đào loại đất rắn lực cản cắt lớn yêu cầu phải có mơn men lớn cánh tay đòn phải ngắn lại Do cần có máy đào có dung tích lớn phù hợp Mặc dù đất nước ta công nghệ chế tạo, vật liệu không nước tư bản, nhiên thiết kế cơng tác khơng u cầu độ cao chế tạo khí xác vật liệu khơng đòi hỏi q cao Do việc tiến hành thiết kế chế tạo cơng tác hồn tồn có thể.Chính lý mà việc nghiên cứu thiết kế chế tạo công tác cần thiết Do em giao đề tài đồ án môn học: "Khai thác kết cấu thép tính tốn thiết kế gầu cơng tác dựa theo máy đào PC350-6 KOMATSU Rất mong giúp đỡ thầy Em xin chân thành cảm ơn ! SVTH: Nguyễn Văn Chiến Nguyễn Văn Chiến Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐÀO GẦU NGHỊCH VÀ MÁY ĐÀO PC350-6 CỦA KOMATSU 1.1 Máy đào gầu nghịch tình hình sử dụng Việt nam 1.1.1 Máy đào gầu nghịch Nhìn chung cơng nghiệp chế tạo máy xây dựng so với công nghiệp chế tạo máy non trẻ, thực tế máy làm đất đời từ kỷ thứ XIX, xuất dùng rộng rãi máy nước Năm 1836 máy đào nước có dung tích gầu q = 1,14 (m 3)ra đời, động nước kiểu đứng, công suất 15 (mã lực), áp suất nước 0,5 (Mpa) Máy đào có cấu chính: nâng hạ gầu, quay cần, co duỗi tay đẩy Năng suất máy đào từ 30 – 80 (m3/h) nhỏ 1,5- lần suất máy đào có dung tích khối lượng nặng nhiều Năm 1842 kỹ sư người Nga: P.P Melnikov chứng minh máy đào thay cho 150 người ông mua máy từ Mỹ Như giai đoạn đầu phát triển máy làm đất dẫn động sức người, sức ngựa, động gió, động nước kéo dài đến kỷ XIX Trải qua nhiều giai đoạn phát triển, loại máy xây dựng nói chung máy đào nói riêng có thay đổi nhiều theo hướng đại tiện dụng Các loại máy đào ngày có cấu tạo đại nhằm giúp người điều khiển vận hành máy dễ dàng suất đào đắp nâng cao Cấu tạo máy đào gầu sấp (gầu nghịch) có di chuyển xích bao gồm phận thể hình: Nguyễn Văn Chiến Đồ án môn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây Hình1-1 :Cấu tạo chung máy đào xích, thuỷ lực gầu sấp: 1- Xích di chuyển, 2- Máy sở, 3- Cần, 4- Xi lanh nâng cần, 5- Xi lanh tay gÇu, 6- Tay gÇu, 7- Xi lanh quay gÇu, 8- GÇu Loại đào đất thấp mặt máy đứng Có thể dùng để đào kênh mương rãnh đặt đường ống, nạo vét cửa cống, đào giao thơng hào, hố móng, khai thác vật liệu, Xilanh nâng cần đảm bảo độ nghiêng thích hợp, co xilanh thực việc duỗi gầu, kết hợp hạ cần xilanh để đặt gầu vào vị trí cắt đất Duỗi xilanh 4, nâng gầu, thực việc cắt đất Khi gầu đầy đất, lúc gầu lên tới miệng hố đào, kết hợp xilanh nâng gầu lên đến độ cao đó, kết hợp quay đến vị trí đổ Thu xilanh 7, quay gầu duỗi đất đổ qua miệng gầu Ngày máy đào truyền động cáp lại Hầu hết máy đào có hệ thống dẫn động cơng tác thuỷ lực, trừ số loại máy đào gầu kéo, gầu ngoạm phục vụ công việc đặc biệt Đa số máy đào có di chuyển xích,máy đào bánh lốp chế tạo với loại công suất nhỏ, phục vụ công Nguyễn Văn Chiến Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây trình có khối lượng nhỏ, địa bàn thành phố cơng việc cần di chuyển nhiều Do tính linh hoạt, máy đào gầu sấp sử dụng rộng rãi hơn, với dung tích gầu từ 0,18 ÷ 27,5(m3) tương ứng với công suất động dẫn động từ 54 ÷ 1470 (mã lực) trọng lượng từ ÷ 317 (T) Nhìn chung, loại máy đào gầu sấp đại có đặc điểm chủ yếu sau: Buồng lái rộng rãi, n tĩnh, có tầm nhìn bao quát trang bị điều hoà nhiệt độ làm giảm mệt mỏi người lái Các đệm giảm chấn ngăn chấn động phát sinh từ hệ thống truyền lực tới ca bin Tính hoạt động cao: Hệ thống điều khiển đảm bảo việc điều khiển nhẹ nhàng, xác thuận tiện, lực đào tay gầu, gầu khả nâng lớn Việc bảo dưỡng sửa chữa thực dễ dàng, thuận tiện, nhiều cơng việc đứng đất để thực Việc chẩn đoán hư hỏng nhờ hệ thống kiểm soát điện tử làm giảm thời gian ngừng máy, tăng suất máy, giảm chi phí bảo dưỡng, sửa chữa Hệ thống kiểm sốt điện tử: Hệ thống điều khiển công suất điện tử cho máy làm việc với chế độ cơng suất khác (100%, 90%, 80%) tuỳ theo điều kiện làm việc nặng, trung bình hay nhẹ, giúp tiết kiệm nhiên liệu đảm bảo trình hoạt động máy êm dịu có hiệu suất cao, ưu tiên dồn công suất thuỷ lực cho cấu hoạt động cần ưu tiên trường hợp cụ thể làm tăng khả hoạt động nhờ việc trì cân tối ưu tốc độ động yêu cầu thuỷ lực suốt thời gian máy hoạt động Tình trạng kĩ thuật máy thể bảng báo, có tín hiệu báo động cần thiết, giúp người vận hành kịp thời khắc phục hỏng hóc xảy Hệ thống thuỷ lực: Các hệ thống thuỷ lực cải tiến có áp suất cao hơn, làm tăng lực dẫn động từ xi lanh tới cần, tay gầu gầu Khi lực dẫn động tăng, khối lượng vật liệu đào tăng lên, khả nâng máy lớn thời gian chu kì làm việc máy giảm, làm tăng suất máy Động cơ: Thường trang bị tuabin tăng áp, làm mát sau để đảm bảo cháy hết nhiên liệu Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp cho vòi phun, bơm cao áp riêng cho xi lanh Động có điều khiển tự động cho phép người lái tác Nguyễn Văn Chiến Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây động nút bấm, điều khiển tốc độ động ba mức, phù hợp với tải trọng ngồi, đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu Các động chế tạo với mức độ ô nhiễm môi trường thấp, thoả mãn tiêu chuẩn nêu điều luật bảo vệ môi trường tổ chức bảo vệ môi trường giới Hệ thống gầm kết cấu khung: Hệ thống gầm có độ ổn định cao cần bảo dưỡng Khung lăn đỡ xích hoạt động êm dễ làm Kết cấu máy có độ bền lớn, tuổi thọ cao Hình 1-2 : khung máy Cần tay gầu: Cần tay gầu thiết kế có dạng khơng tập trung ứng suất Một máy đào lắp cần tay gầu có kích thước khác Nếu lắp cần tay gầu dài tầm hoạt động lớn dung tích gầu lực đào nhỏ Nếu lắp cần tay gầu ngắn tình hình ngược lại Hình 1-3 : Cần tay gầu máy đào gầu nghịch Nguyễn Văn Chiến Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây Gầu: Các loại gầu xúc thiết kế chế tạo có khả hoạt động cao Một máy đào lắp loại gầu khác tuỳ theo yêu cầu công việc: gầu công dụng chung, gầu làm việc với chế độ nặng nhọc, gầu đào đá, gầu xới đá gầu làm Việc sử dụng loại gầu khơng phù hợp thực tế làm giảm suất từ 30 ÷ 40% Gầu thường chế tạo thép có độ bền lớn, nên tự trọng giảm mà đảm bảo độ bền gầu để tăng khả chất tải Hình 1-4: Các loại gầu máy đào gầu nghịch Xích di chuyển: xích máy đào có chức di chuyển, phân bố trọng lượng máy xuống đất H×nh 1-5 HƯ thèng di chun xÝch, có bánh chủ động thông thờng: 1-Xích, 2- Bánh dẫn hớng, 3- Thiết bị căng xích, 4- Con lăn Nguyn Vn Chin đè xích, 5- Con lăn đỡ, 6- Bánh chủ động ỏn mụn hc Dng Ngành: Cơ Khí Máy Xây 1.1.2 Tình hình sử dụng máy làm đất Việt Nam Ở Việt Nam, vào năm 60 kỷ trước, miền Bắc nhập loại máy làm đất mà chủ yếu máy đào để xây dựng cơng trình thuỷ lợi, thuỷ điện, giao thông, khai thác mỏ Trong giai đoạn công việc xây dựng lại đất nước bắt đầu phát triển, cơng việc bốc xúc vật liệu với khối lượng lớn đòi hỏi phải giới hố Những năm sau xây dựng cơng trình giao thông phục vụ cho việc chi việc chiến trường miền Nam Các máy móc thời kỳ chủ yếu Liên Xô Trung Quốc tài trợ, số nước XHCN khác Những thập kỷ tiếp theo, tình hình sử dụng máy làm đất Việt Nam có nhiều thay đổi, số lượng chủng loại tăng lên đáng kể nhằm đáp ứng công việc xây dựng cơng trình thuỷ lợi, thuỷ điện có qui mô ngày lớn thuỷ điện Sông Đà cơng trình khai thác mỏ Quảng Ninh Sau ngày đất nước thống nhất, máy làm đất nước tư như: Nhật, ý, Thụy Điển, Pháp bắt đầu có mặt nước ta Ví dụ: loại máy Volvo, Komatsu, Kobelco, Hitachi, Fiat chế tạo nhập vào nước ta để thi công cơng trình nhà máy ximăng Hồng Thạch, hồ thuỷ lợi Dầu Tiếng, Thuỷ điện Trị An, công việc bốc xúc khai thác mỏ lộ thiên Quảng Ninh Tuy máy móc nước tư chế tạo hoạt động có hiệu giá thành đầu tư ban đầu lớn nên thời kỳ nhiều máy móc nước XHCN cũ sử dụng rộng rãi Đến năm đầu thập kỷ 90 kỷ trước, với công đổi đất nước, tình hình sử dụng máy làm đất Việt Nam cải thiện Các công trình có qui mơ lớn, chất lượng đòi hỏi cao, thời gian xây dựng dài người ta sử dụng tổ máy đồng bộ, đại Trong cơng trình nhỏ, thời gian xây dựng ngắn phải dựa sở máy móc có sở xây dựng đầu tư thêm số thiết bị lẻ để thi công Do sách mở cửa, sức ép kinh tế thị trường chất lượng cơng trình đòi hỏi cao, thời gian thi công rút ngắn nên máy làm đất nhập vào nước ta dần nâng cao chất Người ta tính đến hiệu thực tế cuối thiết bị mang lại khơng q quan tâm đến giá đầu tư ban đầu, thực giá đầu tư ban đầu theo kinh nghiệm chiếm khoảng 25% tổng chi phí cho đời máy (Caterpillar Annual Report – 1999 ) Hiệu thiết bị Nguyễn Văn Chiến Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chế độ hỗ trợ sản phẩm nhà cung cấp thiết bị, suất, độ bền máy móc, hiệu sử dụng nhiên liệu, trình độ sử dụng,… Về suất tiêu hao nhiên liệu, trước người sử dụng quan tâm đến suất tiêu hao nhiên liệu (kg/mã lực.giờ ), cách tính khơng phản ánh hiệu thực tế máy Ngày người ta dùng thơng số so sánh có ý nghĩa thực tế hơn, khối lượng cơng việc thực tiêu hao đơn vị nhiên liệu (gọi hiệu tiêu hao nhiên liệu) Qua phân tích tình hình sử dụng máy làm đất Việt Nam, thấy tranh tổng thể hoạt động này, xu hướng phát triển nhu cầu máy xây dựng máy làm đất nước ta ngày tăng Trong năm gần đây, đòi hỏi sản xuất, số lượng máy xây dựng chế tạo với công nghệ đại nhập vào nước ta ngày nhiều với đa dạng chủng loại, kích cỡ Ngành cơng nghiệp chế tạo máy Việt Nam phải phấn đấu để có thương hiệu máy xây dựng riêng mình, muốn đạt điều đòi hỏi phải có nỗ lực nhiều phía: chế sách nhà nước, vốn đầu tư, đặc biệt đội ngũ trí thức trẻ, cán kỹ thuật Hình 1.6 Một số hình ảnh cải tiến cơng tác máy đào 1.2 Tìm hiểu máy đào PC650-3 1.2.1 Giới thiệu máy đào PC650-6 Nhật Nguyễn Văn Chiến Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây Komatsu tập đồn chun sản xuất máy xây dựng có uy tín giới đặc biệt loại máy làm công tác đất Được xây dựng từ năm 1921 dựa kinh nghiệm tích luỹ từ trước nên Komatsu đáp ứng yêu cầu cao cơng nghệ tính kinh tế Là cơng ty Nhật nên Komatsu hiểu rõ tính chất địa lý, địa chất môi trường nước Châu á, loại máy Komatsu chế tạo phù hợp với điều kiện sử dụng bảo quản nước Châu nói chung Việt Nam nói riêng Trong loại máy Komatsu sử dụng Việt Nam ta thấy chủ yếu dòng máy PC PC350-6 sử dụng rộng rãi, có kích thước phù hợp đồng thời giá thành mua vào máy không cao nên PC350-6 sử dụng nhiều Việt Nam Do PC350-6 sử dụng rộng rãi Việt Nam nên việc sửa chữa, thay phần hư hỏng máy thực sở nước giá thành giảm đáng kể Hình 1-7: Một số hình ảnh loại máy đào Nguyễn Văn Chiến Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây 1.2.2 Một số đặc điểm máy đào 1.2.2.1 Kích thước máy * Kích thước Hình 1-8 : Kích thước máy - Trong đó: Chiều dài tổng thể máy hạ cần co tay gầu để di chuyển: A = 9495 (mm); B = 5700 (mm); Chiều cao tổng thể: C = 3190 (mm); Nguyễn Văn Chiến 10 Đồ án môn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây L = 1,3 q = 1,3 1, = 1,4 (m) - Chiều cao không kể răng: l = 0,96 q = 0,96 1, = 1,02 (m) - Bán kính cong đáy lòng gầu: R2 = 0,565 (m); R1 = 0,365 (m); - Bề dày thành gầu, tính theo cơng thức kinh nghiệm Stefan Mihailescu: S0 = (20÷ 35) q (2.72a)- [II] = (20÷ 35) 1, = 21,25 ÷ 37,2 (mm) Chọn: S0 = 30(mm) - Khối lượng gầu: Gg = Gcs q2 1, = 6,16 = 5, 7( KN ) q1 1,3 * Từ ta thiết kế gầu hình vẽ: H R85 R70 L 458,1 12 R2 l 13 R7 R1 R8 * Kiểm tra lại dung tích gầu: Nguyễn Văn Chiến 25 Ngành: Cơ Khí Máy Xây B 19,8 182 Đồ án môn học Dựng B H S1 Hình 2-1: kích thước gầu thiết kế Chia thể tích khối đất thành hai phần: Phần phần thể tích gầu V 1, phần hai phần đất tràn qua miệng gầu V2 (coi gần hình chóp ) Vậy dung tích gầu thiết kế tình bằng: q = V + V2 Với: V1 = S1.B ; V2 = h.H.B Trên vẽ ta đo được: S1 = 0,929 (m2) Hệ số ma sát xoải động đất tính theo công thức: fđ = (0,35 – 0,4)ftn Với: ftn - Hệ số ma sát tự nhiên đất với đất cấp IV: Chọn ftn = 0,62 – 0,9 Lấy: fđ = 0,36 Từ ta có: ϕđ = arctg(fđ) = 19,8o h: chiều cao khối chóp, h = tg (ϕ d ) ⇒ q = 0,929.1,17 + H 1, 27 = 0.36 = 0,2286 ( m) 2 0,2286.1,27.1,17 = 1,2 (m3) Vậy gầu thiết kế thỗ mãn điều kiện dung tích mà đề 2.2.2 Xác định lực tác dụng lên gầu đào Các lực tác dụng lên gầu gồm: Lực đẩy xilanh tay gầu S xt, lực đẩy xilanh gầu Sxg, trọng lượng gầu Gg lực cản đào tác dụng lên gầu P1 Nguyễn Văn Chiến 26 Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây Lực cản đào P1 xem có phương vng góc với thành trước tác dụng vào số gầu chẵn vào số gầu lẻ tính theo trường hợp gặp chướng ngại vật Đối với gầu khơng có P1 đặt mép cắt Trọng lượng đất khơng tính đến làm giảm ứng suất gầu Lực cản đào lớn xuất cuối trình trình đào xilanh gầu xác định theo công thức Dombropxki Các lực tác dụng lên gầu gồm có: + Lực cản đào P0d + Lực liên kết tay gầu gầu thay phản lực R2 + Lực đẩy xilanh gầu thay phản lực Pxg + Trọng lượng Ggđ gầu đất Sơ đồ lực tác dụng lên gầu hình vẽ: 1018 R1 Y1 X1 278,75 O1 397 ,78 44,7 Pxg P0 Gg Hình -2: Sơ đồ tính lực tác dụng lên gầu Chiều dày lát cắt: Cmax = Trong : q ( 3- ) b.H max k tx q = 1,2 (m 3) q – Dung tích gầu: b – Chiều rộng lát cắt: b= 1,17 (m) Hđ - Chiều cao đào lớn xác định theo kích thước hình học 4 Hmax = Lt gcd + Ltgdc = 3,748 + 1,002 = 3,812 (m); ktx - Hệ số tơi đất, với đất cấp IV chọn: ktx = 1,33 Nguyễn Văn Chiến 27 Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây Thay vào (3- 1) ta được: Cmax = 1, = 0,202 (m) 1,17.3,812.1,33 Lực cản đào tiếp tuyến lớn tính theo cơng thức: P1 = k.b.Cmax (5- 19 ) - [I] Trong đó: k- Lực cản đào riêng hay hệ số lực cản đào: k = 30 (N/cm2) = 300(KN/m2) P1 = k.b.Cmax = 300.1,17.0,202 = 70,9 (KN) Vì gầu gặp chướng ngại vật nên lực tác dụng lên gầu tính theo cơng thức: P0đ = P1.kđ Với: kđ - Hệ số gặp chướng ngại vật gây nên Chọn kđ = 1,3 ⇒ P0đ =70,9.1,3 = 92,17 (KN) Ta có Gd = 9,23 (KN) Ggđ = 4,62 + 9,23 = 13,85 (KN) để xác định phản lực P’xg ta lấy phương trình momen tất lực tác dụng lên gầu khớp tay gầu gầu (khớp K) ( giả sử chiều lực hình vẽ) Ta có : ∑M K = Po.R1 - Gg.R2 - Pxg.R3 = ⇒ P’xg= Po R1 − G g R2 R3 Trong Ri : cánh tay đòn lực P0 , Gg ,P’xg điểm O1 R1 = 1,118 (m) R2 = 0,279 (m) R3 = 0,398 (m) Thay giá trị vào cơng thức ta có : Pxg = Po R1 − G g R2 R3 = 92,17.1,12 − 4, 62.0, 28 = 254,84 (KN) 0, 40 Để xác định phản lực khớp K ta dùng phương pháp họa đồ lực : Ta có : Po + S K + G g + Pxg ' = o Chọn O làm gốc họa đồ Chọn tỷ lệ xích họa đồ µ p = KN ,có nghỉa độ lớn vecto lực mm 1(KN) biểu diển họa đồ 1(mm) Nguyễn Văn Chiến 28 Đồ án môn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây Ta có phương chiều độ lớn lực P ,Sk , Gg đả biết véc tơ biểu diển lực hồn tồn xác định hình vẽ sau : 37 66,1 C O A B Hình -3 Họa đồ xác định S k Ta có Vectơ OA biểu diển cho lực P o ,véc tơ AB biểu diển cho lực G g ,vec tơ BC biểu diển cho lực Pxg ,khi vec tơ khép kín họa đồ CO véctơ biểu diển cho lực Sk Giá trị lực Sk xác định sau : Sk = CO µ P = 66,2 = 66,2 (KN) R1 O1 Pxg P0 Gg Hình 2-4 Sơ đồ biểu diển chiều lực tác dụng lên gầu Như phương chiều lực xác định hình vẽ Để xác định phản lực ta sử dụng phương pháp đa giác lực Từ ta xác định phản lực: R1 = 109,48 (KN); R2 = 66,2 (KN) 2.2.3 Tính bền gầu Cấu tạo gầu phức tạp, phận chịu lực khác nhau, tiết diện thành đáy thay đổi nên việc tính tốn xác theo lý thuyết đàn hồi phức tạp, khó khăn Thành gầu hàn với đai gầu nhằm làm tăng độ cứng vững gầu Vì vậy, để giải tốn đơn giản hơn, ta tiến hành tính sức bền đai gầu Nguyễn Văn Chiến 29 Đồ án môn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây sau chọn chiều dày thành gầu dựa vào chiều dày đai gầu theo kinh nghiệm thực tế máy đồng dạng có Gầu thường có hai đai: đai đai dưới, đai chịu lực lớn đai dưới, nên ta tính sức bền đai Khi tính toán sức bền đai gầu ta thừa nhận giả thuyết sau: - Lực cản đào chướng ngại vật P tác dụng vào thành trước gầu có phương vng góc với thành trước gầu - Phản lực tay gầu truyền đến đặt thành sau có phương vng góc với thành sau gầu - Phản lực xi lanh gầu tác dụng lên gầu phân bố cho hai khớp liên kết thành sau gầu đòn gánh - Sơ đồ tính gầu phụ thuộc vao công nghệ chế tạo gầu Ta chọn phương pháp chế tạo gầu phương pháp hàn: thành trước sau hàn với thành khối Sơ đồ tính thể hình sau: P P 0 C B C A D X H B D X X b Hình 2-5: Sơ đồ tính gầu * Phương pháp tính hệ siêu tĩnh phương pháp lực: Số liên kết khối hệ: n = 3V- K Trong đó: n - Số liên kết khối V - Số chu vi kín hệ: V = K - Số khớp đơn giản: K=0 ⇒ n = 3.1- = Nguyễn Văn Chiến 30 Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây Vậy hệ khung siêu tĩnh bậc Do ta cắt bỏ liên kết tựa gối A liên kết ngàm nên ta thay tác dụng chúng lên khung phản lực chưa biết X1, X2, X3 Khi hệ phương trình tắc hệ phương trình siêu tĩnh bậc III có dạng: δ 11 X + δ 12 X + δ 13 X + ∆1P =  δ 21 X + δ 22 X + δ 23 X + ∆ P = δ X + δ X + δ X + ∆ = 3P  31 32 33 (5-5) - [III] * Tính hệ số số hạng tự phương trình tắc: Để tính hệ số số hạng tự hệ phương trình tắc ta cần phải vẽ biểu đồ mô men đơn vị M k lực đơn vị Xk= gây nên biểu đồ mô men Mp0 tải trọng gây hệ Để giải cách đơn giản tốn ta coi: Mơ men quán tính diện tích mặt cắt đai gầu b H H H b M1 M2 b X H X l P l P 2b l l P 2b M0p M3 l l Hình 2-6: Biểu đồ mơ men đơn vị Nguyễn Văn Chiến 31 Đồ án môn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây 1 b2 * b*b* *b + *b* H *b = * (3H + b) EJ EJ 3EJ 1 1 b* H = M M = − * b *b * H − * H * H *b = − * ( H + b) EJ EJ 2 EJ 1 1 H2 = M M = * H *H * H + * H * H *b + * *H *H * *H = * (2 H + 3b) EJ EJ EJ 3EJ 1 b = M M = − * b * b *1 − * b * H *1 = − * ( H + b) EJ EJ EJ 1 1 H = M M = − * H * H *1 − * H * b *1 − * H * H *1 = − * ( H + b) EJ EJ EJ EJ 1 1 = M M = *1 * H *1 + *1 * b * + *1 * H *1 = * ( H + b) EJ EJ EJ EJ δ 11 = M M = δ 12 δ 22 δ 13 δ 23 δ 33 P0 b P0 b  P0 b (5b + 24 H ) 5 * b * b * + b * H * =  24 2  48EJ  P0 b P0 b  P0 bH (b + H ) 1 = M M P = b * H * + b * H * = EJ  2  8EJ ∆1P = M M P = ∆ 2P EJ ∆ P = M M P = EJ P0 b P0 b  P0 b(b + H )   − b *1 * − H * *  = − 8EJ   Với: b - Bề rộng gầu: b = 1,17 (m) H - ta coi gần chiều dài gầu: H = 1,27(m) P0- Lực cản: P0 = P0d.cos(35o) = 45,15.cos(35o) =36,98 (KN) Thế vào hệ số số hạng tự ta có: 1,14 EJ 0,91 δ 12 = EJ 1,64 δ 22 = EJ 1,94 δ 23 = − EJ 1,37 δ 13 = − EJ δ 11 = 2,95 EJ 19,21 ∆ 1P = EJ 12,78 ∆ 2P = EJ 21,33 ∆ 3P = − EJ δ 33 = Thay số hạng tự hệ số vừa tính vào hệ phương trình tắc sau giản ước hai vế cho ta có: EJ Nguyễn Văn Chiến 32 Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây 1,14 X + 0,91X −1,37 X + 19,21 =  0,91X + 1,64 X − 1,94 X + 12,78 = − 1,37 X − 1,94 X + 2,95 X − 21,33 =   X = − 18,5  ⇒  X = 3,9  X = 1,18  Vậy lực X1 có chiều ngược lại với chiều giả sử ban đầu Còn lực X2, X3 có chiều chiều hình vẽ * Biểu đồ nội lực hệ siêu tĩnh: Để vẽ biểu đồ nội lực hệ siêu tĩnh ta dùng phương pháp xét mặt cắt đại diện để tìm giá trị mô men mặt cắt đặc biệt, sau ta vẽ độ lớn chúng khung với tỉ lệ thích hợp sau ta nối giá trị đường thẳng ta biểu đồ nội lực hệ bao gồm biểu đồ mô men uốn tổng cộng Mp, lực cắt Qp lực dọc Np Biểu đồ mô men uốn: Áp dụng công thức: Mp = M1.X1+M2.X2+M3.X3+MP0 (5-14)- [III] - Ta vẽ đựơc biểu đồ mơ men hình vẽ: 18,6 2,76 2,76 C B A 1,18 D 1,18 Hình 2-7:Biểu đồ mô men khung - Biểu đồ lực dọc lực cắt: Nguyễn Văn Chiến 33 Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây 18,54 3,9 18,54 3,9 18,54 C B 3,9 3,9 C B 18,54 Np Qp A D 18,54 A D 3,9 18,54 3,9 Hình 2-8 : Biểu đồ nội lực lực tác dụng lên gầu Sau tính nội lực khung ta tiến hành chọn tiết diện khung sau tính bền cho Tiết diện đai gầu thường hình chữ nhật với chiều rộng b đ chiều cao hđ Chiều dày thành gầu xác định sau xác định chiều dày đai gầu theo công thức thực nghiệm sau: bt = (0,5-0,55).bđ (2-72) – [II] Khi chiều dày đai gầu: bđ = bt/ 0,5 = 20/0,5 = 40 (mm) Chiều cao đai gầu xác định dựa vào gầu máy sở áp dụng luật đồng dạng: Ta tính chiều cao đai gầu hđ = 140 (mm) Từ ta tính đặc trưng hình học mặt cắt đai gầu: bh 40.140 = =130666,7 (mm ) Wx = 6 Jx = bh 40.140 = = 9146666,7(mm ) 12 12 Ta tiến hành tính bền cho với nội lực tính Cơng thức chung để tính bền theo thuyết bền biến dạng đàn hồi: σ= σu + 3.τ ≤ [σ ] = σ gh n Với: σ u = Mu N + (KN/mm2) Wu F Nguyễn Văn Chiến 34 Đồ án môn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây τ= Q.M t (KN/mm2) J x bd Trong đó: σ gh - Giới hạn chảy vật liệu dùng để chế tạo đai gầu, thường đai gầu chế tạo thép CT3 CT5 trường hợp ta chọn thép CT5 có số bền sau: σ gh = 280 (N/mm2); σ b = 530 (N/mm2) F = hđ.bđ = 5600 (mm2) F - Diện tích đai gầu: n - Hệ số an toàn, với gầu lấy: n = 1,4 Mt-Mô men tĩnh tiết diện đai gầu so với trục x-x; tính theo cơng thức: Mt = y.F = hd 140 140.40 = 490000 (mm2) .hd bd = 2 + Xét Thanh AB: τ AB = σ uAB = Q.M t 3900.490000 = = 5,22 ( N / mm ) J x bd 9146666,7.40 N M 18540 2760000 + = + = 24,43 ( N / mm ) F Wx 40.140 130666,7 280 t 2 σ AB = σ AB + 3τ AB = 24,43 + 3.5,22 = 26,05( N / mm2< [σ ] = 1,4 = 200 N / mm + Xét Thanh BC: τ BC = σ UBC = Q.M t 18540.490000 = = 24,84 ( N / mm ) J x bd 9146666,7.40 N M 3900 18600000 + = + = 143,04 ( N / mm ) F W x 40.140 130666,7 t 2 σ BC = σ BC + 3τ BC = 143,04 + 3.24,84 = 149,37 ( N / mm ) σ BC = 149,37 < [σ ] = 200 N / mm + Thanh CD chịu lực AB nên thoã mãn bền 2.2.4 Kiểm tra gẫy gầu tiết diện gầu gặp lực cản lớn Nguyễn Văn Chiến 35 Đồ án mơn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây Chọn tiết diện (m-m) có tiết diện nhỏ mơ men tác dụng lớn hình vẽ: P d 1045 458 M M 930 20 140 Y 630 465 505 X 253,6 O 40 910 20 Hình 2-9: tiết diện mặt cắt nguy hiểm Ta tính đặc trưng hình học mặt cắt tiết diện: yc = y1 F1 + y F2 + y F3 0.910.20 + 2.305.12600 + 2.40.140.550 = = 253,6(mm) F1 + F2 + F3 910.20 + 2.12600 + 2.5600 Jx = 20 3.910 630 3.20 140 3.40 + 263,6 2.910.20 + 2.( + 41,4 2.20.630) + 2.( + 286,4 2.40.140) 12 12 12 = 1819058864 (mm4) ⇒ Wx = J x 1819058864 = Yc 273,6 Wx = 6648606,96 (mm3) Mô men uốn: Nguyễn Văn Chiến 36 Đồ án môn học Dựng Ngành: Cơ Khí Máy Xây Mu = Pod.l =45150.1045 = 47181750 (Nmm) Vậy ứng suất uốn mặt cắt là: σu = Mu 47181750 = = 7,096( N / mm )