Trong thời đại công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, việc phát triển cơ sở hạ tầng là một trong những yêu cầu cấp thiết và mang tính chiến lược nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng phát triển của đất nước. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, các lĩnh vực khác cũng có bước chuyển biến mạnh mẽ, đặc biệt là trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói chung, ngành xe máy công trình nói riêng đã và đang thể hiện được vai trò chủ đạo của mình trong công cuộc đổi mới đất nước. Hầu hết các trang thiết bị kỹ thuật trong các ngành xây dựng dân dụng như: giao thông vận tải, cầu đường, khai thác nguyên vật liệu.... cũng như trong Quân đội đều đã được cải tiến, đổi mới ngày càng hiện đại, trong đó máy xúc một gầu là một trong những loại máy làm đất được quan tâm hàng đầu, được sử dụng rộng rãi trong công tác thi công đất để xây dựng đường sá, đê đập thuỷ lợi, kênh mương, khai thác mỏ...
5 MỤC LỤC Trang Mục lục Đặt vấn đề Chương Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Máy xúc lội nước lĩnh vực sử dụng………………………………… 10 1.2 Đặc điểm kết cấu nguyên lý làm việc……………………………… 13 1.3 Một số loại máy xúc lội nước chế tạo sử dụng giới…………………………………………………………………………… 17 1.4 Nhu cầu sử dụng máy xúc lội nước Việt Nam……………………… 18 Chương Cơ sở lý thuyết tính tốn, thiết kế phao xích máy xúc lội nước 2.1 Xác định sơ kích thước phao xích……………………………………21 2.2 Thiết kế phao xích máy xúc lội nước……………………………………24 2.2.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế phao xích…………………… 24 2.2.2 Đặc điểm số chi tiết, kết cấu phao xích………………………26 2.2.3 Lựa chọn vật liệu chế tạo phao xích………………………………… 33 2.3 Xác định khối lượng phao xích………………………………………….33 2.4 Hình ảnh mô số chi tiết, cụm máy xúc lội nước 34 Chương Tính tốn ổn định máy xúc lội nước 3.1 Giới thiệu tính ổn định tổng thể hệ………………………………38 3.2 Một số giả thiết đặt tính tốn ổn định máy……………………….39 3.3 Tính tốn ổn định ngang trường hợp máy xúc lội nước làm việc cạn hoàn toàn………………………………………………………………… 39 3.3.1 Trường hợp máy xúc lội nước làm việc mặt phẳng ngang cuối giai đoạn đào đất…………………………………………………………………….39 3.3.2 Trường hợp máy xúc lội nước làm việc mặt phẳng nghiêng góc α so với phương ngang…………………………………………………………… 43 3.4 Tính tốn ổn định ngang trường hợp máy xúc lội nước làm việc không hoàn toàn…………………………………………………………… …46 3.4.1 Trường hợp máy làm việc cuối giai đoạn đào đất……… ………….46 3.4.2 Trường hợp máy xả đất tầm với xa …………………….47 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng thay đổi tầm với đến độ ổn định máy làm việc khơng hồn tồn mặt phẳng ngang…… ……………………51 Chương Tính bền phao xích máy xúc lội nước 4.1 Lựa chọn phần mềm tính tốn bền cho phao……………………………56 4.2 Cơ sở lý thuyết xây dựng mơ hình tính tốn phao mơi trường SAP 2000…………………………………………………………………………….57 4.3 Tính bền phao trường hợp máy làm việc cạn hoàn toàn với đất cứng hoàn toàn…………………………………………………………… 59 4.3.1 Cơ sở lựa chọn phương pháp đặt lực………………………………… 59 4.3.2 Kết chạy chương trình tính tính tốn bền…………………… 61 4.4 Tính bền phao trường hợp máy làm việc vùng nước nông…… 67 4.4.1 Cơ sở lựa chọn phương pháp đặt lực………………………………… 67 4.4.2 Kết chạy chương trình tính tính tốn bền………………… .69 4.5 Tính tốn lựa chọn xilanh đẩy phao…………………………………… 73 Kết luận……………………………………………………………………… 76 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………… 77 Phụ lục…………………………………………………………………………78 ĐẶT VẤN ĐÊ Trong thời đại cơng nghiệp hố - đại hố đất nước, việc phát triển sở hạ tầng những yêu cầu cấp thiết mang tính chiến lược nhằm đáp ứng nhu cầu ngày phát triển đất nước Cùng với phát triển kinh tế, lĩnh vực khác cũng có bước chuyển biến mạnh mẽ, đặc biệt lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói chung, ngành xe máy cơng trình nói riêng thể vai trò chủ đạo cơng đổi đất nước Hầu hết trang thiết bị kỹ thuật ngành xây dựng dân dụng như: giao thông vận tải, cầu đường, khai thác nguyên - vật liệu cũng Quân đội cải tiến, đổi ngày đại, máy xúc gầu những loại máy làm đất quan tâm hàng đầu, sử dụng rộng rãi công tác thi công đất để xây dựng đường sá, đê đập thuỷ lợi, kênh mương, khai thác mỏ Từ những năm đầu thập kỷ 90 trở lại đây, hàng loạt máy móc xây dựng nhập vào nước ta vừa nhiều số lượng, vừa đa dạng chủng loại để phục vụ cho việc xây dựng phát triển sở hạ tầng đất nước, chủ yếu máy qua sử dụng Cho đến nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, máy móc nói chung máy cơng tác đất nói riêng ngày đại phong phú chức Trong xây dựng xây dựng dân dụng, xây dựng công nghiệp, giao thông, thủy lợi…đối tượng thi cơng có khối lượng lớn nhất, nặng nhọc công tác đất Việc giới hóa cơng tác đất việc trọng yếu, vấn đề cấp bách cần giải nhằm mục đích nâng cao suất lao động giảm nhẹ sức lực cho cơng nhân, ngồi còn góp phần nâng cao chất lượng cơng trình, giảm diện tích làm việc cơng trường, thay cho người công việc mà người không làm được… Để tiến hành giới hóa cơng tác đất, người ta sử dụng nhiều loại máy làm đất khác máy xúc đào, máy ủi, máy san, máy cạp… đó, máy xúc chiếm khối lượng cơng việc lớn Các máy xúc bánh lốp, bánh xích thông thường hoạt động cạn, việc di chuyển máy trình làm việc đòi hỏi lớn độ cứng không gian di chuyển Đặc biệt, tiến hành cơng tác đất những vùng sình lầy, nước cạn lòng sơng, địa hình yếu… việc sử dụng máy nhỏ, tầm với ngắn thực được, mà sử dụng máy lớn sẽ gây lãng phí khơng cần thiết Một giải pháp áp dụng cho máy xúc bánh xích thơng thường làm việc vùng sình lầy, lòng sơng người ta đặt máy lên phao nổi, nhiên việc làm sẽ gặp những khó khăn định đòi hỏi không gian lớn để đặt phao tựa máy, việc di chuyển hệ máy phao không thuận tiện đặt yêu cầu giằng giữ phao trình làm việc Máy xúc lội nước hay máy đào lội nước sáng tạo việc thiết kế máy đào đặc biệt để làm việc những khu vực đầm lầy đất mềm nhão, khác hẳn với loại máy xúc truyền thống Đây loại máy xúc có khả tự di chuyển khu vực đất ngập nước hay khu vực đầm lầy Máy xúc lội nước cũng lý tưởng để ứng dụng vào việc nạo vét những khu vực ngập nước với độ sâu không 3m Máy xúc lội nước tay dài mang tới cho người sử dụng những giải pháp tối ưu với hiệu cao Hiện Việt Nam, máy xúc lội nước có số lượng ít, đề tài tập trung nghiên cứu máy xúc lội nước cũng chưa có nhiều, nhu cầu sử dụng máy xúc lội nước ngày lớn Khả chế tạo máy xúc lội nước 100% nội địa nước ta vấn đề khó khăn điều kiện cơng nghệ nước ta còn lạc hậu, chỉ chế tạo những chi tiết, phận đơn giản Do đó, em giao đề tài đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế khung gầm máy xúc lội nước dung tích gầu 0,3m 3” sở tính tốn thiết kế, đờ án làm tài liệu tham khảo ứng dụng việc chế tạo, sửa chữa hệ thống khung gầm máy xúc lội nước Nội dung đờ án gờm phần sau: Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2: Cơ sở lýthuyết tính tốn, thiết kế phao xích máy xúc lội nước Chương 3: Tính tốn ổn định máy xúc lội nước Chương 4: Tính bền phao xích máy xúc lội nước Đề tài dựa thông số kết cấu máy xúc lội nước tự hành cải tiến từ máy xúc bánh lốp Kobex S55W-7 hãng Huyndai Hàn Quốc 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN VÊ VẤN ĐÊ NGHIÊN CỨU 1.1 Máy xúc lội nước lĩnh vực sử dụng Máy xúc lội nước hay máy đào lội nước (hình 1.1) máy đào đặc biệt sử dụng để làm việc những khu vực đầm lầy đất mềm nhão, khác hẳn với loại máy đào truyền thống Máy đào lội nước cũng lý tưởng để ứng dụng vào việc nạo vét những khu vực ngập nước với độ sâu không 3m Máy đào lội nước tay dài mang tới cho người sử dụng những giải pháp tối ưu với hiệu chưa từng có Các máy xúc lội nước đa dạng chủng loại có nhiều loại gầm xích lội nước phù hợp với mục đích yêu cầu khác Hình 1.1 Hình ảnh máy xúc lội nước Công dụng chung máy xúc lội nước đùng để đào xúc đất , sử dụng phổ biến những nơi có đất yếu mơi trường nước Nền đất yếu đất không đủ sức chịu tải, không đủ độ bền sức chịu tải, bị biến dạng nhiều Máy xúc lội nước chứng minh khả những cơng việc chủ yếu sau: - Cải tạo làm sông ngòi, ao hồ, eo biển 11 - Bảo vệ phòng chống sói mòn Nạo vét sơng khu vực đồng bằng châu thổ Phòng chống khắc phục lũ lụt Xây dựng bảo vệ cảnh quan Thâm nhập vào khu vực đầm lầy Xây dựng vùng đầm lầy ngập nước Làm đường Việc thực công việc đào đất môi trường đầm lầy, môi trường nước hay đất mềm nhão mang đặc điểm khác Sự đa dạng kết cấu khung gầm thiết bị công tác đảm bảo dễ dàng việc lựa chọn loại máy kết cấu máy hợp lý, phù hợp với yêu cầu công việc Máy xúc làm việc mơi trường nước tự di chuyển gián tiếp di chuyển Nếu ta coi máy xúc bánh xích thơng thường đặt phao tạo thành hệ máy xúc lội nước loại gọi máy xúc lội nước khơng có khả tự hành (máy xúc lội nước đặt phao hình 1.2) Cần trục đặt cầu PMP thực chất cũng dạng máy xúc lội nước khơng có khả tự hành Máy xúc lội nước đặt phao thực chất máy xúc truyền thống đặt phao có kích thước lớn đảm bảo khả cần thiết cũng khả làm việc máy theo yêu cầu công việc Khả không tự hành máy thể chỗ, việc di chuyển máy từ vị trí làm việc sang vị trí làm việc khác thực gián tiếp thông qua di chuyển phao Sử dụng máy xúc truyền thống đặt phao có ưu điểm việc chế tạo phao đơn giản, trình làm việc máy dễ dàng tách rời máy phao nên phạm vi làm việc máy đa dạng hơn, máy làm việc mơi trường nước, đầm lầy đặt phao; làm việc độc lập tách hoàn toàn khỏi phao mơi trường có độ cứng đất đảm bảo Khi đó, việc bảo đảm động máy cũng thuận tiện 12 Hình 1.2 Máy xúc truyền thống đặt phao Tuy nhiên việc sử dụng máy xúc truyền thống đặt phao cũng mang những nhược điểm định Quá trình làm việc máy đòi hỏi không gian lớn, mặt khác sử dụng máy xúc có khối lượng lớn làm cho kích thước phao lớn, mà vấn đề thu hẹp không gian sử dụng phương pháp Phương pháp thông thường áp dụng trường hợp vị trí làm việc máy có đủ khơng gian cần thiết, đảm bảo cho việc di chuyển phao để thay đổi vị trí làm việc Ngồi ra, phao chi tiết độc lập, nên việc di chuyển hệ phao máy khó khăn, đặc biệt vị trí đầm lầy nước nông, đáy phao chạm đất Ở những nơi thế, để di chuyển hệ có khối lượng lớn đòi hỏi nhiều biện pháp bảo đảm, có phải dùng đến phương tiện kéo Đảm bảo tính ổn định phao máy xúc làm việc cũng yêu cầu quan trọng, từ phải đặt yêu cầu giằng giữ phao Trong khu vực hẹp, không gian chật, điều kiện tự nhiên gây trở ngại cho máy xúc thông thường lên xuống sử dụng thêm phao gặp nhiều khó khăn, để đưa máy xúc lên vị trí làm việc phao cũng điều dễ dàng 13 Máy xúc lội nước có khả tự hành loại máy xúc thiết kế đặc biệt, có khả tự di chuyển môi trường nước, đầm lầy hay đất bùn, nhão (hình 1.1) Máy xúc lội nước tự hành hồn tồn khắc phục những nhược điểm phương pháp dùng máy xúc truyền thống đặt phao Nó thể ưu điểm lớn mơi trường đất bùn nhão hay đầm lầy khả tự di chuyển Ngoài ra, máy xúc lội nước tự hành còn thể ưu những khu vực làm việc chật chội, điều kiện lên xuống kém, gặp nhiều khó khăn ảnh hưởng điều kiện địa lí Ví dụ đơn giản thực công tác nạo vét bùn, rác thải cải tạo cảnh quan môi trường sông kênh rạch địa bàn thành phố lớn sông Tô lịch Hà Nội, kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè, kênh Tham Lương – Bến Cát thành phố Hồ Chí Minh…Với đặc điểm hai bên bờ đê kè đá, dốc, vướng cối, nhà dân, sử dụng máy xúc lội nước tự hành biện pháp sẽ mang lại hiệu cao công tác nạo vét 1.2 Đặc điểm kết cấu nguyên lý làm việc Kết cấu máy xúc lội nước chia thành hai phần Phần gờm hệ thống ng̀n động lực,hệ thống điều khiển, thiết bị công tác cần, tay cần, gầu Phần gồm khung gầm, phao, xích, hệ truyền động di chuyển Cụ thể, cấu tạo máy xúc lội nước gồm phận chủ yếu sau: Cabin (1) nơi tập trung cấu điều khiển hoạt động máy; hệ thống phao xích (11) dùng để gây cho máy, vừa đóng vai trò cấu di chuyển máy; cấu quay sàn (10) giúp cho máy thay đổi vị trí gầu mặt phẳng ngang để đào xả đất; đối trọng (12) dùng để cân bằng sàn quay đảm bảo ổn định máy trình làm việc; động truyển động (9) nơi cung cấp nguồn động lực để trì hoạt động máy, máy xúc người ta thường sử dụng động có turbo tăng áp Từ động cơ, thông qua hệ thống dẫn động thuỷ lực thuỷ tĩnh, truyền lượng dẫn động di chuyển máy các thao tác làm việc thiết bị công tác Hộp điện điều khiển (13) đưa lên cao để đảm bảo tính an tồn cho máy làm việc môi trường nước 14 Hình 1.3 Bố trí chung máy xúc lội nước Ca bin; Cần; Xi lanh cần; Xi lanh tay gầu; Tay gầu;6 Thiết bị tăng tầm với; Xi lanh gầu; Gầu xúc; Động bơm thủy lực; 10 Cơ cấu quay sàn; 11 Phao xích; 12 Đối trọng; 13.Hộp điện điều khiển Thiết bị công tác máy gồm: cần (2) có hai đầu, đầu lắp với sàn quay đầu lắp cố định với thiết bị tăng tầm với (6) nhờ khớp trụ; xi lanh cần (3) dùng để điều khiển việc nâng hạ cần; tay gầu (5) nơi gá lắp điều khiển hoạt động gầu; xi lanh tay gầu (4) dùng để điều khiển việc co duỗi tay gầu; gầu xúc (8) thường lắp thêm để giảm lực cản cắt đất, điều khiển hoạt động gầu thực nhờ xi lanh gầu (7) Khung gầm máy (hình 1.4) đặc điểm tạo nên khác biệt giữa máy xúc lội nước máy xúc bánh xích hay bánh lốp thông thường Khung gầm ... lýthuyết tính tốn, thiết kế phao xích máy xúc lội nước Chương 3: Tính tốn ổn định máy xúc lội nước Chương 4: Tính bền phao xích máy xúc lội nước Đề tài dựa thông số kết cấu máy xúc lội nước tự hành... xúc lội nước loại gọi máy xúc lội nước khơng có khả tự hành (máy xúc lội nước đặt phao hình 1.2) Cần trục đặt cầu PMP thực chất cũng dạng máy xúc lội nước khơng có khả tự hành Máy xúc lội nước. .. thiết thực 21 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN, THIẾT KẾ PHAO XÍCH MÁY XÚC LỘI NƯỚC Thơng số đầu vào tốn thiết kế phao xích máy xúc lội nước: - Tổng trọng lượng máy xúc lội nước: 7,5 [Tấn]; Máy