thiết kế máy bứng cây ∅1000

Hình 1.4 Nguyên lí bứng cây 1 Ưu điểm của nguyên lý này là có phần nón cụt phía trên giúp bảo vệ cây nhưng do có chuyển động bóp bầu rễ nên rễ dễ bị tổn thương, kết cấu phức tạp, khó chế

Trang 1

i SVTH: TRƯƠNG HUY PHONG

LỜI CẢM ƠN

-o0o -

Trong quá trình học tập và rèn luyện tại trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, với sự dạy dỗ, chỉ bảo tận tình của quý thầy cô đã giúp em tiếp thu được rất nhiều kiến thức, kinh nghiệm trong học tập và trong cuộc sống Qua luận văn tốt nghiệp đã giúp em ôn tập lại những kiến thức mà thầy cô đã truyền đạt trong suốt bốn năm qua và đây cũng là cơ hội để em học hỏi thêm nhiều kiến thức mới, chuẩn bị một hành trang thật vững vàng để bước chân vào ngưỡng cửa mới – Kỹ sư Cơ khí

Xin chân thành cảm ơn những công lao mà quý thầy cô đã dành cho em Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy Trần Thiên Phúc đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong kì luận văn Những kiến thức mà các thầy truyền đạt sẽ là vốn kiến thức vô cùng quý báu cho em khi ra trường

Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ba mẹ, những người thân trong gia đình,

sự giúp đỡ động viên của các anh khóa trước, những người bạn thân giúp tôi vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Do khối lượng công việc thực hiện tương đối lớn, thời gian thực hiện và trình độ cá nhân hữu hạn nên bài làm không tránh khỏi sai sót Rất mong được

sự thông cảm và tiếp nhận sự chỉ dạy, góp ý của Quý thấy cô và bạn bè

Xin chân thành cảm ơn!

T.P Hồ Chí Minh, ngày… tháng … năm 2019

Trương Huy Phong

Trang 2

ii SVTH: TRƯƠNG HUY PHONG

LỜI NÓI ĐẦU

-o0o -

Trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa toàn cầu hiện nay đặc biệt ở Việt Nam thì việc cơ giới hóa đóng vai trò hết sức quan trọng Nó giúp giảm sức lao động con người, giảm thời gian làm việc, tăng độ đồng đều về sản phẩm Tuy nhiên về mảng cây xanh đô thị hiện nay ở nước ta chưa được chú trọng lắm, còn sử dụng lao động chân tay là chủ yếu

Để đáp ứng yêu cầu đó, vai trò của các kĩ sư ngành cơ khí rất là quan trọng, đảm nhiệm vai trò thiết kế chế tạo ra những cô máy để phục vụ cho mảng cây xanh

Với mục đích góp phần sức lực nhỏ bé của mình vào sự phát triển của đất nước, sau thời gian tìm hiểu và nghiên cứu dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Thiên Phúc em đã chọn đề tài “Thiết kế máy bứng cây ø1000” làm đè tài luận văn của mình

Trong quá trình làm luận văn, với kiến thức hạn hẹp cũng như thời gian có hạn nên những sai sót là không thể tránh khỏi Vì vậy, rất mong quý Thầy / Cô cũng như các bạn nhận xét, đóng góp ý kiến, chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu, qua đó giúp em nâng cao nền tảng tri thức của mình

Trương Huy Phong

Trang 3

iii SVTH: TRƯƠNG HUY PHONG

DANH MỤC HÌNH ẢNH

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Hình 1.1 Máy bứng cây Big-John 90D

Hình 1.2 Máy bứng cây Arbor co 2100 super spade

Hình 1.3 Big mega machine super tree spade

Hình 1.4 Nguyên lí bứng cây 1

Hình 1.7 Máy bứng cây 3 gàu

Hình 1.11 Gàu bứng đường sinh thẳng

Hình1.12 Gàu bứng đường sinh cong

Hình 1.13 Truyền động xy lanh thủy lực và truyền động vít me

Hình 3.4 Diện tích tiếp xúc bầu đất với gàu xúc

Hình 3.5 Kết quả phân tích chuyển vị của gàu

Hình 3.6 Kết quả phân tích ứng suất của gàu

Hình 3.7 Lực cản của đất khi cắt

Hình 3.8 Sơ đồ tính lực cản của đất

Hình 3.9 Sơ đồ tính lực ma sát trên khung trượt

Hình 3.10 Sơ đồ tính lực xy lanh đẩy gàu

Hình 3.11 Tiết diện mặt cắt ngang khung trượt gàu

Trang 4

iv SVTH: TRƯƠNG HUY PHONG

Hình 3.12 Sơ đồ lực tác dụng lên khung trượt

Hình 3.13 Khối lượng gàu bứng

Hình 3.14 Đường trung hòa của tiết diện

Hình 3.15 Sơ đồ tính lực ma sát

Hình 3.16 Khối lượng cụm gàu ngoài

Hình 3.17 Moment quán tính cụm gàu ngoài

Hình 3.18 Sơ đồ tính lực mở hông

Hình 3.19 Sơ đồ tính lực cần thiết của xy lanh tạo lực bứng

Hình 3.20 Sơ đồ tính lực cần thiết của xy lanh nâng hạ hệ thống

Hình 3.21 Sơ đồ tính lực cần thiết của xy lanh đỡ xe khi bứng

Hình 3.22 Sơ đồ lực tác động lên khung trượt

Hình 3.23 Mặt cắt tiết diện khung trượt chính

Hình 3.24 Sơ đồ lực tác dụng lên chốt xoay

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CHO MÁY

Hình 4.1 Sơ đồ mạch thủy lực

Hình 4.2 Kích thước xe tải

Trang 5

v SVTH: TRƯƠNG HUY PHONG

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 4.1 Thông số xy lanh tầng

Bảng 4.2 Thông số bơm thủy lực

Bảng 4.3 Kí hiệu của bơm thủy lực

Bảng 4.4 Thông số xe tải

Trang 6

vi SVTH: TRƯƠNG HUY PHONG

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI NÓI ĐẦU ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Sự cần thiết của máy bứng cây đối với sự phát triển của các đô thị 1

1.2 Tình hình phát triển và sử dụng máy bứng cây 2

1.3 Mục tiêu đề tài: 3

1.4 Các nguyên lý bứng cây: 3

1.4.1 Nguyên lý 1: 3

1.5 Phân tích nguyên lý, cấu tạo và ưu nhược điểm của các máy đã có trên thế giới thiết kế theo nguyên lý 3 5

1.5.1 Về số lượng gàu xúc: 5

1.5.2 Về hình dạng gàu xúc: có 2 dạng chính 8

1.5.3 Về hệ truyền động của máy 9

1.5.4 Về cơ cấu truyển động 9

1.5.5 Về vị trí lắp trên xe: có 2 vị trí lắp đó là trước và sau xe 10

1.6 Kết luận 12

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ ĐỘNG 13

2.1 Sơ đồ động 1: 13

2.2 Nguyên lý hoạt động: 14

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC HỆ THỐNG QUAN TRỌNG 15

3.1 Thiết kế gàu bứng 15

3.1.1 Mô hình 3D gàu bứng: 15

3.1.2 Kiểm nghiệm bền gàu bằng phần mềm 16

3.1.3 Tính lực cản của đất và lực cần thiết để đẩy gàu 19

3.2 Thiết kế các khung trượt thẳng 23

Trang 7

vii SVTH: TRƯƠNG HUY PHONG

3.3 Tính lực tác dụng cần thiết của xy lanh mở hông : 27

3.4 Tính lực cần thiết của xy lanh tạo lực bứng 32

3.5 Tính lực tác dụng cần thiết của xy lanh nâng hạ hệ thống : 34

3.6 Tính lực cần thiết của xy lanh chân đỡ xe khi bứng 35

3.7 Kiểm nghiệm bền 37

3.7.1 Kiểm nghiệm cho thanh trượt chính 37

3.7.2 Kiểm nghiệm bền cho chốt xoay khung trượt chính : 39

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CHO MÁY 43

4.1 Thiết kế mạch thủy lực cho máy 43

4.2 Chọn xy lanh thủy lực cho các bộ phận công tác : 44

4.2.1 Chọn xy lanh đẩy gàu 44

4.2.2 Tính xy lanh tạo lực bứng 46

4.2.3 Tính xy lanh nâng hạ hệ thống 46

4.2.4 Tính xy lanh chân chống phụ 47

4.2.5 Tính xy lanh mở hông 48

4.2.6 Kiểm tra bền cho các chốt xy lanh thủy lực 48

4.3 Chọn bơm thủy lực cho hệ thống : 49

4.4 Chọn động cơ cho bơm thủy lực: 51

4.5 Chọn dầu thủy lực 53

CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH BẢO TRÌ BẢO DƯỠNG 54

5.1 Vận hành : 54

5.2 Bảo trì bảo dưỡng 54

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 55

6.1 Những kết quả đạt được 55

6.2 Những kết quả chưa đạt được và hướng phát triển 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 56

Trang 8

viii SVTH: TRƯƠNG HUY PHONG

Trang 9

1 SVTH: TRƯƠNG HUY PHONG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Sự cần thiết của máy bứng cây đối với sự phát triển của các đô thị

Cây xanh có vai trò quan trọng đối với đời sống con người thế nhưng theo Cục Hạ tầng kỹ thuật, hiện nay tỷ lệ cây xanh trên mỗi người dân tại các đô thị của Việt Nam ở mức từ 2 đến 3 m2/người, trong khi chỉ tiêu xanh tối thiểu của Liên hợp quốc là 10 m2

và chỉ tiêu của các thành phố hiện đại trên thế giới từ 20 đến 25 m2, nghĩa là cây xanh

đô thị của Việt Nam chỉ bằng 1/5 đến 1/10 của thế giới Vậy nên việc trồng cây xanh

có giá trị vô cùng quan trọng mang lại giá trị đô thị lâu dài Quy hoạch đô thị cần phải đặt yếu tố “xanh” lên hàng đầu Vấn đề ở đây là làm sao để trồng lượng lớn cây xanh một cách nhanh chóng mà cây vẫn phát triển tốt

Các cây trồng tại công trình đô thị có 2 loại

 Một là những cây được trồng trong bầu từ nhỏ có đường kính gốc từ 2-4 cm cao khoảng 2-3m Ưu điểm của loại cây này là sức sống mạnh do bộ rễ bị phát triển giới hạn trong bầu đất ít bị ảnh hưởng khi di chuyển, chi phí trồng thấp, nhược điểm là trồng xong một thời gian dài mới có thể cho bóng mát

 Hai là những cây được trồng tự nhiên dưới đất sau đó bứng đem về dưỡng, đối với loại cây này thì đường kính thân thường lớn hơn 6cm, cao từ 3-4m trở lên

Ưu điểm của loại cây này là kích thước cây lớn trồng thời gian ngắn sẽ cho bóng mát, nhược điểm là cây dễ bị chết do vỡ bầu trong lúc di chuyển, bị hao hụt do dưỡng không tốt

Việc bó bầu cây thông thường sẽ tốn nhiều thời gian và nhân công từ việc đào gốc cây, bó bầu cây đến khi vận chuyển và trồng lại

Ngoài trồng mới cây tạo không gian xanh thì việc đốn hạ, phá bỏ những cây trồng sai vị trí cũng gây lãng phí Chúng ta cần tận dụng, đào di dời những cây bị trồng sai đến nơi khác Việc này không những tiết kiệm chi phí mà còn tiết kiệm thời gian trồng lớn

Để thực hiện công việc trên nhanh chóng và đỡ tốn sức lao động thì chúng ta cần có một công cụ hỗ trợ hiệu quả hơn, từ đó chiếc máy bứng cây ra đời Nhờ sự hỗ trợ của máy bứng cây thì việc quy hoạch đô thị cũng như công tác trồng và di chuyển cây xanh được thuận tiện hơn Thế nhưng ở nước ta hiện nay, việc di dời cây xanh chủ yếu

Trang 10

được thực hiện thủ công, sử dụng lao động chân tay là chủ yếu Máy bứng cây chưa được sử dụng rộng rãi vì nó còn khá là mới mẽ và chi phí để sở hữu máy cũng khá là đắt vì phải nhập từ nước ngoài

1.2 Tình hình phát triển và sử dụng máy bứng cây

Trên thế giới việc xây dựng mảng xanh đô thị và đã dần được cơ giới hóa bằng việc

áp dụng máy bứng cây Nhiều công ty lớn đã nghiên cứu và đưa ra thị trường những lại máy với hình dạng và kích thước đa dạng

 Công ty Big-John với mẫu máy bứng cây 90D với 4 lưỡi đào, đào bằng thủy lực

Hình 1.1 Máy bứng cây Big-John 90D

 Arbor Co 2100 Super Spade, cơ cấu đào trục vít me và đai ốc

Hình 1.2 Máy bứng cây Arbor co 2100 super spade

Trang 11

 Big mega machine super tree spade của công ty Dart & Son heavy industries

Hình 1.3 Big mega machine super tree spade 1.3 Mục tiêu đề tài:

Với những lợi ích mà máy bứng cây đem lại thì chiếc máy này nên được dùng phổ biến ở nước ta Từ đó ý tưởng về một máy bứng cây được hình thành với mong muốn

nó sẽ được ứng dụng rộng rãi vào thực tế phục vụ quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước

Các yêu cầu kỹ thuật:

 Máy bứng và di dời được cây cao đến 4m độ rộng tán lá đến 3m và đường kính thân cây dưới 15cm và có bộ rễ cọc

 Vận hành nhờ cơ cấu thủy lực, lưỡi đào tịnh tiến theo đường sinh hướng kính

 Điều khiển dễ dàng

 Di chuyển và trồng lại cây nhanh chóng

 Kích thước nhỏ gọn thích hợp di chuyển trong đô thị

 Cấu tạo không quá phức tạp dễ dàng chế tạo, bảo trì

 Giá cả hợp lí

1.4 Các nguyên lý bứng cây:

1.4.1 Nguyên lý 1:

Trang 12

Hai gàu xúc có dạng hình nón cụt chuyển động tịnh tiến hướng tâm đâm 2 gàu nhỏ bên dưới sâu vào đất Hai gàu nhỏ này thực hiện chuyển động quay bóp phần rễ lại sau đó nâng cả bầu rễ lên

Hình 1.4 Nguyên lí bứng cây 1

Ưu điểm của nguyên lý này là có phần nón cụt phía trên giúp bảo vệ cây

nhưng do có chuyển động bóp bầu rễ nên rễ dễ bị tổn thương, kết cấu phức tạp, khó chế tạo và khó đảm bảo độ bền khi hoạt động

gàu múc có cấu tạo giống như gàu của máy xúc đất nhưng có thêm hệ thống răng đẩy để cắt phần rễ bên dưới

Ưu điển của nguyên lý này là kết cấu hệ thống nâng đơn giản nhưng khi

nâng cây dễ bị đổ về phía trước nếu không được đỡ, không đảm bảo kích

Trang 13

thước bầu rễ phía trước Khó chế tạo bộ phận răng đẩy bên dưới và độ tin

cậy thấp

Các gàu xúc có hình dạng giống cái muỗng sẽ đâm sâu xuống đất theo một giá dẫn hướng để cắt lấy phần thể tích đất chứa rễ sau đó các gàu được nâng lên và đưa toàn bộ cây và bầu rễ đến nơi khác

Ưu điểm của nguyên lý này là thể tích lấy đi của phần bầu rễ lớn, nguyên

vẹn để giúp cây phát triển tốt sau khi di dời Phần dẫn hướng của gàu đặt

cách xa mặt đất nên dễ chế tạo và vận hành tuy nhiên lực đào phải lớn nên

cần sử dụng cơ cấu thủy lực Nguyên lý này rất phù hợp để ứng dụng vào

thực tế và em sẽ chọn nguyên lý 3 để thực hiện trong luận văn này

1.5 Phân tích nguyên lý, cấu tạo và ưu nhược điểm của các máy đã có trên thế giới

thiết kế theo nguyên lý 3

1.5.1 Về số lượng gàu xúc:

a Loại máy có 3 gàu xúc:

Trang 14

Hình 1.7 Máy bứng cây 3 gàu Cấu tạo loại máy này gồm 3 gàu xúc đặt cách nhau góc 1200 tạo thành hình phễu Thường thấy ở những máy đào có kích thước nhỏ Máy có kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, dễ điều khiển, thích hợp sử dụng trong vườn ươm cây nhỏ Tuy nhiên do bề mặt mỗi lưỡi đào có góc lớn nên lực đào sẽ lớn nên không thích hợp chế tạo sử dụng cho cây có bầu rễ to

b Loại 4 gàu xúc:

Hình 1.8 Máy bứng cây 4 gàu

Trang 15

Các gàu xúc đặt cách nhau góc 900 tạo thành hình chiếc phễu.Do loại này có thêm 1 gàu xúc nữa nên lực đào sẽ chia nhỏ hơn nên có thể tăng thể tích bầu rễ 4 gàu xúc phân bố lực đều, số lượng chi tiết vừa phải, kết cấu không quá phức tạp, dễ vận hành thường được sử dụng cho cây có bầu rễ tương đối lớn

c Loại 6 gàu xúc:

Hình 1.9 Máy bứng cây 6 gàu Loại này bố trí gàu cách nhau góc 600, bề mặt mỗi gàu không lớn lắm nên lực đào nhỏ, thích hợp chế tạo những máy đào có kích thước bầu rễ lớn Tuy nhiên vì có 6 lưỡi đào nên nhiều chi tiết, cồng kềnh, bảo trì bảo dưỡng phức tạp

d Loại 8 gàu xúc:

Hình 1.10 Máy bứng cây 8 gàu

Trang 16

Loại máy có 8 gàu xúc được dùng cho những trường hợp đặc biệt như di chuyển những cây cổ thụ kích thước lớn hoặc đào ở những nền đất cứng Gàu xúc bố trí đều cách nhau 450 Vì kích thước lớn nên tính chuyên dụng cao, ít được sử dụng rộng rãi Việc chế tạo, bảo trì bão dưỡng khó khăn, cần nhiều thời gian, khó điều khiển

1.5.2 Về hình dạng gàu xúc: có 2 dạng chính

a Gàu có đường sinh thẳng:

Ưu điểm của loại này là dễ chế tạo, lực ghim xuống đất nhỏ, độ bền lưỡi cao, thể tích bầu rễ tương đối, tuy nhiên do đường sinh thẳng nên phần trên

sẽ vương ra làm máy cồng kềnh

Hình 1.11 Gàu bứng đường sinh thẳng

b Gàu có đường sinh cong:

Ưu điểm của loại này là thể tích bầu rễ lớn, đường sinh cong nên phần trên không phình to làm máy nhỏ gọn nhưng kết cấu cần chắc chắn và lực ghim phải đủ mạnh

Trang 17

Hình1.12 Gàu bứng đường sinh cong 1.5.3 Về hệ truyền động của máy

Để tạo được lực lớn và kết cấu nhỏ gọn thì các loại máy bứng và di dời cây xanh sử dụng hệ thống thủy lực Hệ thống này có các ưu điểm như truyền được công suất cao và áp lực lớn, kết cấu gọn nhẹ, vị trí các phần tử dẫn và

bị dẫn không lệ thuộc nhau, hoạt động êm, có thể khởi động với tải nặng Bên cạnh ưu điểm thì hệ thống thủy lực cũng có những hạn chế: mắc tiền, khó khăn trong bảo trì, chống ăn mòn, gây ô nhiễm môi trường

1.5.4 Về cơ cấu truyển động

Về cơ bản vẫn dùng cơ cấu thủy lực dẫn động nhưng để gàu có chuyển động tịnh tiến thì thông qua 2 cơ cấu:

Trang 18

Hình 1.13 Truyền động xy lanh thủy lực và truyền động vít me

a Sử dụng xy lanh thủy lực đẩy trực tiếp

Ưu điểm: lực đẩy mạnh, nhỏ gọn, lắp đặt dễ dàng, dùng chung cơ cấu thủy lực với hệ truyền động của máy

Nhược điểm: Hành trình gàu xúc càng dài thì xylanh càng lớn tốn chi phí

b Sử dụng motor thủy lực để dẫn động trục vít me quay

Ưu điểm: truyền động chính xác, hiệu suất cao

Nhược điểm: lắp đặt khó khăn, nhanh bị mòn, chi phí cao

1.5.5 Về vị trí lắp trên xe: có 2 vị trí lắp đó là trước và sau xe

Trang 19

Hình 1.14 Vị trí gắn trên xe

a Khi lắp trước xe:

Ưu điểm: chỉ cần 1 người vừa điều khiển xe vừa bứng cây, linh động khi sử dụng trong phạm vi hẹp, gắn được trên các loại máy công trình

Nhược điểm: cản tầm nhìn khi di chuyển xe, hoạt động ở những khu vực chuyên dụng

b Khi lắp sau xe:

Ưu điểm: không cản tầm nhìn, thuận tiện khi di chuyển trên đường, có thể lắp trên hầu hết các loại xe tải thông thường

Nhược điểm: cần 2 người điều khiển vị trí lái xe và bứng cây

Trang 20

1.6 Kết luận

Dựa vào những yêu cầu của máy bứng cây đã nêu cũng như những ưu nhược điểm của các loại máy đã có trên thế giới, sau đây là phương án thiết kế mà em cho là thích hợp

 Sử dụng nguyên lý bứng cây số 3 với các gàu xúc hình phễu chuyển động hướng kính

 Số lượng gàu xúc là 4 vì khối lượng rễ cây ở mức trung bình, số lượng chi tiết vừa phải

 Dạng gàu xúc có đường sinh thẳng vì thích hợp cho loại cây trồng trong đô thị

Trang 21

CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ ĐỘNG 2.1 Sơ đồ động 1:

Hình 2.1 Sơ đồ động 1: Xe tải

7: Xy lanh đẩy gàu

8: Thanh trượt gàu

9: Xy lanh tạo lực bứng

Trang 22

10: Thanh trượt hệ thống

2.2 Nguyên lý hoạt động:

Xe tải di chuyển đến vị trí cây cần bứng, xy lanh nâng hệ thống (1) lên theo phương cây cần bứng Các gàu xúc (6) được nâng lên điểm chết trên sau đó xy lanh tạo lực bứng (9) hạ thấp các gàu xuống Các xy lanh mở hông (4) mở ra theo thứ tự để mở chốt gài (5) và dang rộng ra Xe tải de lùi để gàu vào vị trí bứng 2

xy lanh đỡ xe (3) hạ xuống chạm mặt đất Xy lanh mở hông đóng lại theo thứ tự

để gài chốt Các gàu xúc lần lượt ghim xuống đất để bứng cây Sau khi các gàu xúc đã chạm vào nhau tạo thành bầu rễ thì xy lanh tạo lực bứng (9) nâng lên Xy lanh nâng hệ thống (2) thu về tựa xuống giá đỡ Các xy lanh đỡ xe (3) thu về, xe

di chuyển đến nơi khác

Trang 23

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC HỆ THỐNG QUAN TRỌNG 3.1 Thiết kế gàu bứng

Máy bứng và di dời được cây cao đến 4m độ rộng tán lá đến 3m và đường kính thân cây đến 15cm, đường kính bầu đất 1m góc nghiêng lưỡi 300 từ đó ta tính được độ sâu bầu rễ khoảng 0.87 m và đưa ra sơ đồ thiết kế gàu bứng:

3.1.1 Mô hình 3D gàu bứng:

Chọn vật liệu làm gàu bứng là thép AR400F có [ ] = 1270 MPa giúp chống mài mòn tốt hơn

Hình 3.1 Mô hình 3D gàu bứng

Trang 24

Hình3.2 Các kích thước để tính lực đào 3.1.2 Kiểm nghiệm bền gàu bằng phần mềm

Lực phân bố P là do trọng lượng của đất và cây gây ra

 Khối lượng của cây:

Gàu xúc được thiết kế cho cây cao 4m nên chiều cao thân cây khoảng h=3m, đường kính thân lớn nhất d=15cm nên thể tích gỗ có thể tính là:

Tổng khối lượng của cây : = + = 58.3 + 50 = 108.3

 Khối lượng bầu đất:

Trang 25

Hình 3.3 Thể tích bầu đất Thể tích bầu đất: = 0.24

Khối lượng bầu đất:

= = 0.24 × 1700 = 408 Trong đó là khối lượng riêng của đất 1700 Kg/m3 theo bảng 1-2 [1]

 Diện tích tiếp xúc của gàu với bầu đất:

Hình 3.4 Diện tích tiếp xúc bầu đất với gàu xúc

Trang 26

 Chuyển vị của gàu:

Theo kết quả mô phỏng thì :

Chuyển vị lớn nhất của gàu là 0.698mm

Chuyển vị nhỏ nhất của gàu là 0mm

Hình 3.5 Kết quả phân tích chuyển vị của gàu

 Ứng suất:

Theo kết quả mô phỏng thì:

Ứng suất lớn nhất của gàu là 39.35 MPa

Trang 27

Ứng suất bé nhất của gàu là 0 MPa

Hình 3.6 Kết quả phân tích ứng suất của gàu Theo các mô phỏng thì mũi gàu chuyển vị không đáng kể trong quá trình nhấc cây lên nên thiết kế trên là hợp l

3.1.3 Tính lực cản của đất và lực cần thiết để đẩy gàu

 Sử dụng công thức tính lực cắt thuần túy của N.G Dombrovski (trang

30[2]) để tính lực cắt của đất:

Trang 28

Trang 29

= + = 17675 + 3535 = 21210 Trong đó:

K2 là hệ số lực cản cắt thuần túy, chọn = 5 / ( bảng 1.III.1[2])

 Lực ma sát trên khung trượt:

Từ mô hình đã thiết kế sơ bộ ta đưa ra sơ đồ tính toán như sau:

Hình 3.9 Sơ đồ tính lực ma sát trên khung trượt

Trang 30

Sơ đồ tính lực đẩy gàu:

Hình 3.10 Sơ đồ tính lực xy lanh đẩy gàu

Trang 31

Vì gàu chuyển động thẳng đều trên khung giá trượt thẳng nên ta có :

⃗ + ⃗ + ⃗ = 0

→F = P1 + Fms = 17675 +7863.3 = 25538.3 N

Đây chính là lực đẩy càn thiết để gàu đi hết hành trình

3.2 Thiết kế các khung trượt thẳng

Chọn vật liệu làm khung thép là thép CT38 với ứng suất cho phép là [σ]=380MPa Khung trượt làm bằng thép, có tiết diện tròn để chứa xy lanh đẩy gàu, khi bứng cây, gàu bứng sẽ trượt theo bề mặt ngoài của khung trượt ghim xuống đất Ngoài ra khung trượt còn có rãnh để chống xoay cũng như để kết nối xy lanh đẩy với gàu bứng Mặt cắt ngang của khung có dạng như sau:

Hình 3.11 Tiết diện mặt cắt ngang khung trượt gàu Kích thước cần xác định là D

Khi gàu bắt đầu chuyển động bứng cây thì khung trượt chịu tác động của các lực như sau:

Trang 32

Hình 3.12 Sơ đồ lực tác dụng lên khung trượt ⃗ + ⃗ + ⃗ + ⃗ + ⃗ = 0

Trong đó: là trọng lượng của gàu

là trọng lượng của thanh trượt

F là lực đẩy của xylanh

N là phản lực

M là moment cản xoay do 2 lực , gây ra

Chiếu lên phương trượt của gàu và lấy cân bằng moment tại O:

: − + + ( + ) cos 30 = 0

× × sin 30 + × × sin 30 = (1)

 Khối lượng gàu:

Sử dụng phần mềm NX ta tính được trọng lượng gàu = 538.9

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	1,96 MB