LỜI NÓI ĐẦUTrong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì việc xây dựng các cơ sở hạ tầng trong đó có xây dựng các công trình giao thông có ý nghĩa hết sức quan trọng. Hiện nay có nhiều công trình lớn đang được xây dựng như các cây cầu, đường cao tốc, công trình thủy điện,... Chính vì vậy mà máy móc có vai trò hết sức quan trọng, không thể thiếu trong các công trình này. Hiện nay số lượng máy móc đang được nhập về nước ta rất nhiều cả về số lượng lẫn chủng loại máy, nó là một minh chứng cho thấy rõ điều này.Trong các công trình giao thông và các công trình xây dựng khác, việc giải toả mặt bằng, xây dựng nền móng là rất quan trọng và cần số lượng máy lớn để phục vụ như: máy ủi, máy đào, máy san,...Hiện nay số lượng và chủng loại các loại máy này là rất nhiều, có rất nhiều máy mới hiện đại, cho năng suất và hiệu quả làm việc cao, tuy nhiên việc tìm hiểu, nghiên cứu về nó để bảo dưỡng, sửa chữa cũng gặp nhiều khó khăn.Và em đã được giao nhận đề tài:“ Tính toán thiết kế kết cấu thép lưỡi ủi của máy ủi CAT D6R’’. Trong quá trình tính toán thiết kế đã giúp em hiểu rõ hơn về việc sử dụng, vận hành, bảo dưỡng sửa chữa máy, hiểu thêm về cấu tạo và một số bộ phận của máy.Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo và sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế được giao.Trong quá trình thiết kế do thời gian và khả năng có hạn, đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Do đó em rất mong nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ của các thầy giáo trong bộ môn để đồ án và kiến thức của em ngày càng tốt hơn và hoàn thiện hơn.Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn đã giúp em hoàn thành đồ án này
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT MỤC LỤC Trang ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước việc xây dựng sở hạ tầng có xây dựng cơng trình giao thơng có ý nghĩa quan trọng Hiện có nhiều cơng trình lớn xây dựng cầu, đường cao tốc, cơng trình thủy điện, Chính mà máy móc có vai trò quan trọng, khơng thể thiếu cơng trình Hiện số lượng máy móc nhập nước ta nhiều số lượng lẫn chủng loại máy, minh chứng cho thấy rõ điều Trong cơng trình giao thơng cơng trình xây dựng khác, việc giải toả mặt bằng, xây dựng móng quan trọng cần số lượng máy lớn để phục vụ như: máy ủi, máy đào, máy san, Hiện số lượng chủng loại loại máy nhiều, có nhiều máy đại, cho suất hiệu làm việc cao, nhiên việc tìm hiểu, nghiên cứu để bảo dưỡng, sửa chữa gặp nhiều khó khăn Và em giao nhận đề tài: “ Tính tốn thiết kế kết cấu thép lưỡi ủi máy ủi CAT D6R’’ Trong q trình tính tốn thiết kế giúp em hiểu rõ việc sử dụng, vận hành, bảo dưỡng sửa chữa máy, hiểu thêm cấu tạo số phận máy Được giúp đỡ tận tình thầy giáo Đỗ Hữu Tuấn nỗ lực thân, em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế giao Trong trình thiết kế thời gian khả có hạn, đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót Do em mong nhận bảo, giúp đỡ thầy giáo môn để đồ án kiến thức em ngày tốt hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án ! Hà Nội,ngày 18 tháng 11 năm 2018 Sinh viên thực Việt Đỗ Văn Việt Trang ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY ỦI 1.1 Công dụng , phân loại máy ủi 1.1.1 Công dụng Máy ủi loại máy làm đất gồm có máy kéo sở công tác dùng để đào – vận chuyển đất san bề mặt thi công Trong thực tế máy ủi thường sử dụng để làm cơng việc sau: - Đào móng nhà lớn Đào đắp đường có độ cao khơng q 2m Làm cơng tác chuẩn bị cho cơng trình: làm trường, nhổ gốc cây,… Định hình mặt đường, san bề mặt cơng trình, làm phẳng mái dốc,… Ủi san rải vật liệu đá dăm, cát, đá, sỏi,… vun đống vật liệu Kéo phương tiện khác Ngồi lắp thêm cơng tác để thực nhiều chức khác Hình 1.1: Máy ủi làm việc Trang ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT 1.1.2 Phân loại máy ủi Máy ủi thường phân loại theo công suất động cơ, lực kéo, cấu điều khiển, cấu di chuyển, kết cấu cơng tác… - Dựa vào góc đặt bàn ủi so với trục dọc máy: + Máy ủi vạn : Liên kết bàn ủi với khung ủi nhờ khóp cầu bàn ủi Do bàn ủi quay dễ dàng mặt phẳng ngang mặt phẳng thẳng đứng nhờ xylanh Hình 1.2: Máy ủi có cơng tác vạn Trang ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT + Máy ủi thường: Hình 1.3: Máy ủi thường - Dựa vào phương pháp điều khiển máy ủi: + Máy ủi điều khiển thủy lực: + Máy ủi điều khiển cáp Hệ thống điều khiển thủy lực có nhiều ưu điểm hệ thống cáp : Truyền lực lớn, làm việc êm, cho phép biến đổi điều chỉnh thao tác đơn giản, có độ tin cậy độ bền cao, dễ bảo quản Hệ thơng thủy lực có nhược điểm: - Đòi hỏi độ xác chế tạo, đòi hỏi cơng nghệ chế tạo cao Do làm việc với dầu có áp lực cao nên việc làm kín khó khăn Các thiết bị truyền động thủy lực đắt - Dựa vào công suất lực kéo máy: Loại máy ủi Công suất động cơ( Kw) Lực kéo (T) Rất nhỏ Nhỏ Trung bình Lớn Đến 15 15÷60 60÷110 110÷220 Đến 2,5 2,5÷7,5 7,5÷15 15÷20 Trang ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT >220 >20 Rất lớn Xu hướng phát triển máy ủi : chế tạo máy ủi có cơng suất nhỏ trung bình, điều khiển thủy lực máy điều khiển thủy lực đại, thao tác dễ dàng, trọng lượng máy nhỏ hơn, làm việc hiệu quả, đồng thời máy ủi nhỏ trung bình có lượng riêng ( công suất ừên đơn vị trọng lượng) lớn nhiều so với loại máy ủi có cơng suất lớn - Dựa vào cấu di chuyển: + Máy ủi bánh xích Hình 1.4: Máy ủi di chuyển bánh xích + Máy ủi bánh Trang ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT Hình 1.5: Máy ủi di chuyển bánh lốp Trang ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT 1.2 Quá trình làm việc Máy ủi Máy ủi loại máy điển hình loại máy đào vận chuyển đất sử dụng rộng rãi Cự ly đào, vận chuyển đất thích họp S2= 85 = 106,2 kN kN Trong đó: a: khoảng cách từ lực S tới tâm A a=1,775 m; l: khoảng cách từ lực P tới tâm A Do máy ủi gặp vật cản điểm máy ủi nên sét trường hợp tổng quát ta cho giá trị l thay đổi tìm vị trí có nội lực lớn để tính Trang 43 ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT Vậy sơ đồ hóa lưỡi ủi (theo phương vng góc với lưỡi) sau: Hình 3.14 Sơ đồ tính lưỡi ủi Thay vị trí mép lưỡi ủi( gặp vật cản) gối di động phản lực gối lúc P lực mà vật cản tác dụng lên lưỡi ủi (cùng phương, chiều độ lớn) Từ sơ đồ tính ta vẽ biểu đồ nội lực(biểu đồ mômen, lực cắt,…) lưỡi ủi trường hợp 3.2.3 Vẽ biểu đồ nội lực Trang 44 ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT S2 1,775 m P1 C S1 A D Xa 85 kN 85 kN D C A Qx 85 kN 85 kN My 302 Hình 3.15 Biểu đồ nội lực theo phương ngang lưỡi ủi Từ biểu đồ nội lực ta biết vị trí lưỡi ủi gặp vật cản nguy hiểm điểm A XA = P1 - S1+ S2 = P1- 0,2 S1 = 170kN Thay vào ta có giá trị nội lực điểm sau: D D Q = 85 kN M =0 kNm A A Q = 170 kN M =302 kNm C C Q = 85 kN M =0 kNm Khi xét thêm thành phần lực P =23,4 kN trình ấn lưỡi ủi xuống đất để cắt đất ta có thêm biểu đồ mômen nữa: Trang 45 ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT Có thể sơ đồ hóa vẽ biểu đồ mơmen theo hình 3.9 Hình 3.16 Biểu đồ nội lực lưỡi ủi ∑M A =ZE.h – P2.l = Z E= P2 l h Trong : h: khoảng cách từ lực ZE tới tâm h=0,65 m Trang 46 ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT 23, 4.1, 65 0, 65 Vậy ZE= =60 kN Do lực ZE đặt lệch đoan h nên gây mômen ME ME = ZE h=1,65 P = 40 kNm Theo biểu đồ điểm E có giá trị nội lực NZ=60 kN Qx=22,1 kN Mmax=26,4 kNm Trên phương đứng có trọng lượng thân lưỡi ủi nhiên lực bé ủi đất lưỡi ủi tiếp xúc với đất nên ta không xét tới thành phần này.Sau vẽ biểu đồ nội lực hai thành phần lực P ,P gây theo hai phương đứng ngang ta thấy vị trí điểm nguy hiểm có giá trị nội lực lớn điểm A Điểm C có giá trị nội lực sau: Do P gây có: C Q = 85 kN Do P M C =151 kNm gây có: NZ=60 kN Qx=22,1 kN M y=16,3 kNm Sau tính giá trị nội lực lớn mặt cắt máy ủi (mặt cắt B) ta phải xác định tiết diện hợp lý lưỡi ủi đảm bảo điều kiện bền Trang 47 ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT Bàn ủi chi tiết quan trọng máy ủi, tiếp xúc trực tiếp với đất, ngoại lực tác dụng lên máy ủi truyền qua bàn ủi Chính vật liệu dùng để chế tạo lưỡi ủi phải vật liệu tốt, có giới hạn bền, giới hạn chảy cao Chọn vật liệu chế tạo lưỡi ủi thép CT5 Đây thép có giới hạn bền cao b ch σ =510−640 ΜPa σ =260−290 ΜPa Chọn hệ số an toàn n=1,2 Vậy td [σ ]= σ ch n =240 ΜPa Kết cấu lưỡi ủi phức tạp, bao gồm nhiều thép cong thẳng hàn với nhau, (tiết diện thể hình 3.10) Việc xác định giá trị đặc trưng hình học như: tọa độ trọng tâm, mơmen qn tính trục, mơmen chống uốn, trục qn tính trung tâm,…của mặt cắt phức tạp Để đơn giản tính toán ta chia mặt cắt lưỡi ủi thành nhiều phần ( 13 phần) δ coi phần có tiết diện hình chữ nhật có bề rộng , ta phải tính tốn để chọn δ mặt cắt hợp lý nhất, tức có nhỏ để đảm bảo không tốn vật liệu đồng thời giảm nhẹ trọng lượng cho máy ủi Tuy nhiên kết cấu lưỡi ủi phức tạp nên việc δ khó Tạm thời chọn =10 mm để kiểm tra bền cho lưỡi ủi Tiết diện lưỡi ủi thể hình với hệ trục tọa độ ban đầu XOY hình vẽ: Trang 48 ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT Hình 3.9 Tiết diện lưỡi ủi Bảng 3.1 Tọa độ kích thước đoạn chia Dài( cm) Rộng (cm) F(cm2) Đoạn X Y 32.2 56 88 88 28.5 99.5 9,9 25.6 89.6 20 20 29.5 79.3 4.6 4.6 27.4 64.9 25 25 24.5 39.3 21 21 17.6 22.7 15 15 6.4 8.2 17.5 17.5 Trang 49 ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT 8.8 10 19 19 10 16.7 6.7 30 30 11 18.8 13.6 12 12 12 27 26.3 11 11 13 29.4 47.1 5 Sau lập bảng ta xác định tọa độ trọng tâm tiết diện lưỡi ủi 13 ∑x c1 Fi Xc= F ∑y Yc= ci F =23,9 cm (5.5, [4]) =43 cm (5.5, [4]) Fi Sau xác định tọa độ trọng tâm lưỡi ủi ta chuyển mômen qn tính trục, mơmen qn tính ly tâm đoạn trục trung tâm sau xác định trục quán tính trung tâm Bảng 3.2 Xác định mơmen qn tính lưỡi ủi Đoạn Jxi (cm4) Jyi (cm4) Jxy(cm4) Jxc(cm4) Jyc(cm4) Jxyc(cm4) 62706.45 14879.33 9380.8 62706.5 14879 9380.8 620.67 25268.19 3821.6 25262.1 614.6 -2306.7 717.87 43432.87 1491.2 1137.5 42189 -7330.3 173.71 6061.754 1001.88 6223.7 562.4 1152.2 1591.08 12102.08 1870 11954.9 1470.8 1489.4 777 289.24 -38.85 336.2 766.6 100.7 6523.65 541.25 1836 641.9 3066 3872.1 Trang 50 ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT 22006.79 5671.46 11056.5 663.2 6221.6 -3365.4 4961.34 20692.58 9530.4 6541.7 1188.8 -16917 10 3848.7 39970 7993.5 2935.2 30609 -16939 11 468.48 10586.08 1853.28 5557.2 8984.8 5802 12 203.43 2995.67 -526.35 300.8 2090.2 1348.3 13 156.22 84.47 110.7 156.2 84.5 110.7 Theo bảng ta có : Jxc=124417 cm4 ; Jyc=112727 cm4 Jxyc=-23602 cm4 Khi xác định mơmen qn tính trục J xc, Jyc mơmen qn tính ly tâm Jxyc mặt cắt ta xác định trục trung tâm mặt cắt với góc nghiêng α : J xy Jx − Jy α tg(2 )= α tg(2 )= Vậy α − 23602.2 124417 − 112727 = -0,199 =5,63 3.3.4 Kiểm tra bền cho bàn ủi Tại tiết diện B-B có mơmen uốn lớn nên ta kiểm tra tiết diện này: B σ = Nz F + Mx Jx y + My Jy x Tại điểm xa tiết diện lưỡi ủi vị trí lưỡi cắt cho ứng suất pháp lớn nhất, vị trí thì: F=276 cm2 x= -24 cm Trang 51 ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT y= -43 cm Nz=75,5 kN Mx= -16,3 kNm = -1630 kNcm ( ấn lưỡi ủi phía đối diện) My= -756,5 kNm = -75650 kNcm Jx=124417 cm4 Jy =112727 cm4 Thay số vào ta có: B σ = B σ = Nz F 75,5 276 + + Mx Jx y + 1630 124417 My Jy X 43 + 75650 112727 24 B σ =16,9 kN/cm2 B Vậy ứng suất pháp tiết diện B-B σ =16,9 kN/cm2 Ngồi q trình lập sơ đồ tính chưa thật xác nên ứng suất tổng tiết diện lớn Để đưa thêm yếu tố vào q trình tính tốn ta đưa thêm hệ số an toàn k=1,2 Vậy ứng suất tiết diện B-B là: td σ =20,28 kN/cm2 Kiểm tra điều kiện bền ta có: Với vật liệu làm lưỡi ủi thép CT5 có td [σ ] = Do td σ ch n =240 ΜPa= 24 kN/cm2 td σ =20,28 kN/cm2 < 24 kN/cm2=[σ ] Trang 52 ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT Vậy lưỡi ủi đảm bảo điều kiện bền Trang 53 ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT TÀI LIỆU THAM KHẢO Lưu Bá Thuận Tính tốn máy thi cơng đất NXB Xây dựng , Vũ Đình Lai, Nguyễn Xuân Lựu, Bùi Đình Nghỉ Sức bền vật liệu NXB Giao thông vận tải - Hà Nội 1997 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí NXB Giáo dục 2005 Nguyễn Văn Họp, Phạm Thị Nghĩa Kết cấu thép NXB Giao thông vận tải - Hà Nội 1996 Catalog CAT D6R Trang 54 ... 1.4: Máy ủi di chuyển bánh xích + Máy ủi bánh Trang ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT Hình 1.5: Máy ủi di chuyển bánh lốp Trang ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT 1.2 Quá trình làm việc Máy ủi Máy ủi loại máy điển hình loại máy. .. 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ LƯỠI ỦI BEN QUAY TRÊN MÁY D6R Trang 16 ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT 3.1 Xác định thông số máy ủi bàn ủi 3.1.1 Xác định thông số máy ủi Hình 3.1: Sơ đồ xác định trọng lượng thiết bị ủi. .. tài: “ Tính tốn thiết kế kết cấu thép lưỡi ủi máy ủi CAT D6R’’ Trong q trình tính toán thiết kế giúp em hiểu rõ việc sử dụng, vận hành, bảo dưỡng sửa chữa máy, hiểu thêm cấu tạo số phận máy Được