Thiết kế cải tiến bộ phận dẫn động cho cơ cấu quay của tay thuỷ lực bốc gỗ trên máy kéo shibaura

ĐẶT VẤN ĐỀ Trong sản xuất lâm nghiệp khai thác khâu quan trọng Khâu gồm nhiều công việc nặng nhọc, nguy hiểm đặc biệt việc bốc dỡ gỗ Ở nước ta số nơi dùng máy móc thiết bị chuyên dùng đại cỡ lớn để bốc dỡ gỗ loại tời cáp, cần trục Song thiết bị chuyên dùng áp dụng nơi gỗ tập trung bãi gỗ lớn, bến sông Trong khai thác gỗ rừng trồng gỗ ít, phân tán, đường kính nhỏ thiết bị bốc dỡ gỗ chuyên dùng nêu tỏ không phù hợp Hiện nay, nước ta bốc dỡ gỗ chủ yếu lao động thủ công Người lao động phải làm việc điều kiện nặng nhọc nguy hiểm, suất thấp Do giới hố cơng việc bốc dỡ gỗ cần thiết cấp bách Cách chục năm, vùng Nguyên liệu giấy phủ Thụy Điển viện trợ máy kéo Volvo với rơmoóc trục có tay thuỷ lực bốc dỡ gỗ rừng trồng Thiết bị làm việc tốt phần lớn bị hư hỏng, giá mua cao, sở sản xuất nước ta khó bỏ vốn lớn để mua Vừa qua Đề tài nhánh cấp nhà nước KC.07.26.05 nghiên cứu, thiết kế, chế tạo tay thuỷ lực lắp máy kéo Shibaura để bốc dỡ gỗ rừng trồng Thiết bị thử nghiệm sản xuất Tuy nhiên, qua trình hoạt động thấy cịn số hạn chế cần hoàn thiện thêm phận dẫn động cho cấu quay tay thuỷ lực có cấu tạo phức tạp Bộ phận dẫn động cho tay thuỷ lực có mơmen quay phải truyền từ động thuỷ lực qua truyền xích, qua truyền trục vít bánh vít, qua truyền xích thứ hai đến trụ quay hiệu suất truyền động thấp làm tăng chi phí lượng, giá thành chế tạo cao Do cần phải cải tiến phận dẫn động cho cấu quay tay thuỷ lực theo hướng kết cấu đơn giản, hiệu suất cao Chính lý hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu chọn đề tài: “Thiết kế cải tiến phận dẫn động cho cấu quay tay thuỷ lực bốc gỗ lắp máy kéo Shibaura” Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Tình hình khai thác gỗ rừng trồng nƣớc ta Rừng yếu tố môi trường Lâm nghiệp ngành kinh tế kỹ thuật đặc thù có vị trí đặc biệt quan trọng kinh tế quốc dân, phận tách rời lĩnh vực nông nghiệp nông thơn Rừng góp phần quan trọng cho nơng nghiệp nông thôn phát triển bền vững, tăng trưởng kinh tế, ổn định xã hội an ninh quốc phòng đất nước Ngày nay, thời kỳ đổi mới, hoà nhịp độ phát triển chung đất nước, Lâm nghiệp có bước chuyển mạnh mẽ từ Lâm nghiệp truyền thống dựa vào khai thác rừng tự nhiên sử dụng lực lượng quốc doanh sang xây dựng lâm nghiệp xã hội, tăng cường công tác bảo vệ rừng, trồng rừng chế biến gỗ từ rừng trồng đáp ứng nhu cầu xã hội xuất Việt Nam có 60% diện tích đất tự nhiên đồi núi, thuộc đối tượng sản xuất lâm nghiệp Phần lớn diện tích phân bố vùng cao, thuộc vùng núi phía bắc, Tây Bắc, miền Trung Tây Nguyên đất nước Địa bàn rừng núi nơi cư trú cộng đồng dân tộc Việt Nam, nơi có địa hình chia cắt mạnh, giao thơng lại khó khăn, kinh tế xã hội chậm phát triển Đời sống phận không nhỏ đồng bào miền núi, vùng sâu, vùng xa cịn gặp nhiều khó khăn, trình độ dân trí cịn thấp, phương thức canh tác lạc hậu, du canh du cư Đây nguyên nhân dẫn đến suy giảm tài nguyên rừng nước ta[2] Trong thời gian dài, diện tích rừng Việt Nam giảm liên tục, năm 1943 diện tích rừng nước ta 14,3 triệu ha, độ che phủ rừng khoảng 43% đến năm 1993 diện tích rừng cịn 9,3 triệu độ che phủ 28%, đặc biệt số vùng độ che phủ xuống nhỏ như: Tây Bắc độ che phủ cịn 13,5%, Đơng Bắc độ che phủ 16,8% số tỉnh Sơn La 9,8%, Cao Bằng 11,2%[1] Diện tích rừng bị thu hẹp độ che phủ giảm ảnh hưởng lớn đến lợi ích kinh tế, mơi trường sinh thái gây lũ lụt hạn hán nhiều nơi, đất bị xói mịn sụt lở, lịng sơng, lịng hồ bị bồi lắng,gây nên thay đổi thời tiết, vai trò rừng việc hấp thụ chất thải công nghiệp bị suy giảm nghiêm trọng Hiện rừng nước ta nghèo kiệt, đất trống đồi núi trọc chiếm diện tích lớn Theo số liệu thống kê gần diện tích đất trống đồi núi trọc vào khoảng 8,3 triệu ( chiếm 25,1% diện tích đất tự nhiên tồn quốc), tập trung nhiều vùng núi phía bắc, nhiều vùng diện tích đất trống đồi núi trọc lớn: Tây Bắc 2,5 triệu ha, Đông Bắc 1,7 triệu ha, Tây Nguyên 1,3 triệu Diện tích rừng giầu lại 9,2 triệu phân tán khu vực có địa hình hiểm trở với trữ lượng bình quân khoảng 80 m³ /ha[2] Trong năm gần đây, quan tâm Đảng Nhà nước diện tích rừng có xu hướng tăng rõ rệt Đến cuối năm 1999, tổng diện tích rừng nước 10,9 triệu (chiếm 33,2% tổng diện tích đất tự nhiên tồn quốc), rừng tự nhiên 9,4 triệu rừng trồng 1,5 triệu (kết kiểm kê rừng năm 1999 theo thị 286/TTg ngày 02 tháng 05 năm 1997 Thủ tướng Chính phủ) [2] Bảng 01: Diễn biến diện tích độ che Phủ rừng toàn quốc[2] Năm Rừng tự nhiên Rừng trồng Tổng diện tích rừng (1000ha) (1000ha) (1000ha) Độ che phủ (%) 1943 14.000 14.000 43,0 1976 11.077 92 11.169 33,8 1980 10.486 422 10.608 32,1 1985 9.308 584 9.892 30,0 1990 8.430 745 9.175 27,8 1995 8.252 1.05 9.302 28,2 1999 9.444 1.471 10.915 33,2 Tuy diện tích rừng có tăng chất lượng ngày giảm sút Đối với rừng tự nhiên, diện tích rừng gỗ giầu rừng gỗ trung bình cịn khoảng 1,4 triệu (chiếm 13% so với tổng diện tích có rừng), diện tích rừng gỗ nghèo kiệt, rừng gỗ non có trữ lượng khơng có trữ lượng khoảng triệu (chiếm 55% tổng diện tích có rừng) [2] Với tượng khai thác rừng bừa bãi, không quy định dẫn đến việc khu rừng đầu nguồn gây xói mịn, nghèo kiệt đất đai, diện tích đất trống đồi núi trọc tăng nhanh Trước tình trạng để bảo vệ diện tích rừng tự nhiên cịn lại bảo đảm việc cung cấp gỗ, lâm sản khác cho sống phủ lệnh đóng cửa rừng, việc phá rừng, khai thác rừng kiểm soát chặt chẽ hơn, công tác trồng rừng phủ xanh đất trống đồi núi trọc đẩy mạnh Bảng 02: Dự báo nhu cầu gỗ củi năm 2005 năm 2010 Nguyên liệu Năm 2005(triệu m³) Năm 2010(triệu m³) Gỗ xây dựng 1,0 1,15 Gỗ cho ván nhân tạo 2,0 3,0 Gỗ gia dụng 2,0 2,5 Gỗ giấy sợi 4,0 6,0 Gỗ chuyên dùng 0,35 0,5 Củi 14,4 (triệu ster) 10,0 (triệu ster) Tổng nhu cầu gỗ 9,35 13,5 Qua ta thấy nhu cầu gỗ củi năm tới lớn, đặc biệt nhu cầu gỗ cho ngành công nghiệp giấy ván nhân tạo Trước yêu cầu đặt vậy, để đảm bảo phát triển ngành lâm nghiệp nước ta tiến hành trồng rừng, với dự án 661 triển khai từ năm 1997 đến năm 2010 Mục tiêu trồng triệu rừng [3] Chương trình triệu rừng chương trình chiến lược có ảnh hưởng đến ngành lâm nghiệp đặc biệt sau ngành công nghiệp khai thác chế biến gỗ, lâm sản Việc khai thác rừng ta vào năm tới chủ yếu khai thác gỗ rừng trồng, công việc giới hoá áp dụng vào việc khai thác, vận xuất vận chuyển Cơng việc giới hố vận chuyển đạt tỷ lệ 60-70% bảng sau[3] Bảng 03: Trang bị điện ( chiếc/hộ ) vùng nước ta[3] Loại máy Máy kéo Động nhỏ đốt Vùng lâm nghiệp Máy kéo lớn Trung du miền núi phía Bắc 0,045 0,11 0,49 Đông sông Hồng 0,04 0,22 0,34 Bắc Trung Bộ 0,03 0,08 0,37 Duyên hải Nam Trung Bộ 0,05 0,15 0,36 Tây Nguyên 0,46 1,7 1,00 Đông Nam Bộ 0,36 0,43 0,5 Đồng sông Cửu Long 0,24 0,52 0,53 Toàn quốc 0,12 0,32 1,45 Tại đại hội VIII, Quốc hội thông qua dự án trồng triệu rừng giai đoạn (1998-2010), công việc khai thác gỗ rừng trồng chủ yếu áp dụng giới Dự báo nhu cầu máy móc lâm nghiệp năm 2010 829500 mã lực năm 2020 2,2 triệu mã lực (khơng kể nhu cầu khí nhỏ phục vụ cho hộ nông lâm, công nghiệp) [3] Để phục vụ cho khâu khai thác gỗ rừng trồng như: Chặt, vận xuất, thu gom, bốc dỡ vận chuyển cần phải trang bị 400000 mã lực vào năm 2010, cụ thể là: -Khâu chặt hạ: Sử dụng cưa xăng với công suất 3,5 mã lực cho việc khai thác gỗ rừng trồng với số lượng 2400 Tổng công suất đến năm 2010 8400 mã lực, tỷ lệ giới hoá đạt 80% -Khâu vận xuất gỗ: Sử dụng tời cáp lắp sau máy kéo bánh bánh xích với cơng suất 50-60 mã lực, để kéo gỗ cự ly từ 300-600m, suất 30m³/ca Ngoài ra, việc tận dụng loại máy có, cần trang bị thêm khoảng 200 máy kéo công suất 50-80 mã lực Tổng công suất đến năm 2010 420000 mã lực, tỷ lệ giới hoá đạt 60%[2] -Khâu bốc dỡ: Để đạt giới hoá 50% vào năm 2010 cần 140 ôtô cần cẩu ( chủ yếu bánh hơi) tương đương với công suất 250000 mã lực - Khâu vận chuyển: Vận chuyển đường chính, để đạt tỷ lệ giới hoá 80% cần 2650 xe chuyển gỗ với tổng cơng suất 326000 mã lực Như tình hình khai thác gỗ rừng trồng nước ta vào năm tới nâng cao tỷ lệ giới hoá khai thác để giảm sức lao động công nhân, nân cao suất, phục vụ nhanh chóng nhu cầu lâm sản cho sản xuất 1.2.Tổng quan tay thuỷ lực bốc dỡ gỗ Trong ngành cơng nghiệp nói chung, ngành cơng nghiệp rừng nói riêng, việc sử dụng tay thuỷ lực sản xuất lâm nghiệp phổ biến với cơng việc chặt hạ, bó gỗ, bốc gỗ, vận xuất công việc khác khu khai thác Tay thuỷ lực thiết bị hoàn chỉnh, gọn cấu trúc, dễ dàng trình sử dụng điều khiển Đáp ứng cao mặt tốc độ, giảm tối thiểu lao động chân tay làm cho suất cao đảm bảo an tồn Do đó, hướng sử dụng cánh tay thuỷ lực mở rộng ngành công nghiệp Tay thuỷ lực cải tiến hoàn thiện theo tiến khoa học kỹ thuật, có đặc tính kế thừa cao Các máy vận xuất gỗ số nước phần lớn trang bị cần bốc thuỷ lực, loại máy kéo bánh bơm, cần bốc thuỷ lực đặt sau cabin hay cabin Nếu máy kéo có khung gập cần bốc thuỷ lực thường đặt đầu khung sau, máy kéo cỡ nhỏ đặt rơmoóc máy Những loại máy có trang bị cần bốc thuỷ lực cần người làm tất cơng việc bốc xếp gỗ lên máy vận chuyển bãi gỗ dỡ xuống Tay thuỷ lực làm việc nhờ có truyền động thuỷ lực, việc sử dụng rộng rãi tay thuỷ lực máy lâm nghiệp nước ta ưu điểm hệ thống so với loại thiết bị khác Ưu điểm chủ yếu hệ thống thuỷ lực có kích thước nhỏ, trọng lượng nhỏ, điều chỉnh tốc độ làm việc công suất liên tục, bảo vệ máy an tồn khơng bị q tải, chuyển hố đơn giản từ chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến Dùng hệ thống thuỷ lực cho phép ta cố định cấu tư làm việc vị trí nào, điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, dễ chuyển sang tự động, với độ tin cậy cao [4] Tay thuỷ lực bốc dỡ gỗ rừng trồng lắp máy kéo Shibaura thiết kế chế tạo có cấu tạo sau ( hình1.1) [12] Tấm đỡ bệ đỡ tay thuỷ lực với khung chữ A tời lắp với thân cầu sau máy kéo Shibaura bu lông Tấm đỡ việc dùng để lắp tời kéo gỗ, lắp tay thuỷ lực cịn dùng để lắp đế bơm thuỷ lực Khung chữ A nhiệm vụ để lắp ròng rọc dẫn hướng cho cáp giá để lắp đế trụ quay tay thuỷ lực Đế vào khung bu lông Đế đỡ trụ quay có kết cấu hàn gồm có lỗ để lắp với khung, phần lắp ổ đỡ ổ đỡ trên, gân chịu lực Trụ quay tay thuỷ lực trục bậc quay ổ đỡ ổ đỡ Đầu trụ quay xuyên qua đỡ lắp với đĩa xích bị động cấu quay Đầu trụ quay hàn cứng với đĩa Đĩa truyền áp lực thẳng đứng lên mặt đế đỡ trụ Mặt đĩa hàn cứng hai đứng Phần hai đứng có lỗ lắp hàn với chốt xuyên ngang, hai đầu chốt lắp với đầu dướ hai xylanh thuỷ lực nâng hạ cánh tay Đầu hai đứng có lỗ xuyên ngang để lắp chốt nối khớp với cánh tay khung ghế ngồi Trên cánh tay có hai chốt lắp với đầu hai cần pittông hai xylanh nâng hạ cánh tay Đầu cánh tay có lỗ xuyên ngang để lắp chốt nối khớp với cẳng tay Cẳng tay co, duỗi nhờ xylanh thuỷ lực 6, xylanh vừa nối khớp với thân cánh tay 7, vừa nối khớp với đầu cẳng tay Đầu cẳng tay nối với ngoạm qua khâu nối có khớp cầu Nhờ độ vươn khác tay thuỷ lực ngoạm thẳng đứng Ngoạm gỗ gồm hai ngoạm kép nối khớp với thân Càng ngoạm đóng mở nhờ xylanh thuỷ lực 1.3.Tổng quan cấu quay cần trục tay thuỷ lực Cơ cấu quay tay thuỷ lực có cho phép quay hai phía kể từ mặt phẳng đối xứng dọc sang bên góc 60 độ Nhờ mở rộng phạm vi hoạt động tay thuỷ lực Ngoài vị trí vận chuyển, để tăng khả ổ định chống lật, tay thuỷ lực quay 180 độ phía trước máy kéo Hình 1.2 Cơ cấu quay tay thuỷ lực máy kéo Shibaura – Mơ tơ thuỷ lực; 2- Bộ truyền xích đơn; 3- Hộp giảm tốc trục vít bánh vít; 4- Bộ truyền xích đơi Dẫn động cho cấu quay thực từ mô tơ thuỷ lực qua truyền xích đơn 2, qua hộp giảm tốc trục vít bánh vít 3, qua truyền xích đơi làm quay trụ tay thuỷ lực Các phụ tùng có bán rộng rãi thị trường nước Số liệu gốc cho việc tính tốn thiết kế cấu quay tay thuỷ lực có mơmen cản xoắn cực đại tác dụng lên trụ quay M=3478 Nm Để điều khiển quay tay thuỷ lực cách an tồn, ta tính tốn thơng số kỹ thuật để đảm bảo cho cấu hoạt động ổn định, chọn động thuỷ lực từ xác định tỷ số truyền Cơ cấu quay tay thuỷ lực máy kéo Volvo có cấu tạo đơn giản hơn, hiệu suất truyền động cao, chi phí lượng giảm Dẫn động cho cấu quay thực truyền động thuỷ lực gồm bơm, hộp van phân phối xy lanh thuỷ lực có sẵn máy kéo Volvo Cơ cấu quay gồm hai xy lanh bố trí hai bên trụ quay (Hình 1.3) Hình1.3: Cơ cấu quay tay thuỷ lực máy kéo Volvo Pittông hai xy lanh thuỷ lực lắp liền với 2, ăn khớp với bánh trụ quay (Hình 1.4) Hình 1.4 Cấu tạo cấu quay máy kéo Volvo 1- Xy lanh thuỷ lực; 2- Thanh răng; 3- Bánh răng; 4- Trụ quay Một số tay thuỷ lực cần trục cỡ nhỏ có phận truyền lực cho cấu quay kiểu truyền bánh trụ Bánh lắp trục 1, bánh lắp cứng với trụ quay (Hình 1.5) 10 Thay số vào ta có: M U  3825200  1452000  3827947 Nmm Tiết diện mặt cắt thép hình chữ nhật có: Chiều rộng b = 10 mm, chiều dài h = 350 mm Giá trị ứng suất lớn mặt cắt nguy hiểm:    ma  ma  M U RIY    b h b h  3827947 3630   19,8   10 350 10 350  Như thép số đảm bảo bền làm việc 3.5.1.3 Tính tốn thép số Ba thép số hàn thép số có nhiệm vụ đỡ ổ đỡ giữ ổ đỡ Tại vị trí ổ đỡ có thành phần phản lực nằm ngang RH X tác dụng, làm việc ba thép chịu uốn phản lực RH X gây chịu lực không Mô men vị trí tiếp giáp M U  RH X L L - chiều dài thanh, L = 0,7 m RHX - phản lực nằm ngang A, theo tính tốn phần trước ta có RHX  22954 N Hình 3.5.3 Sơ đồ tính tốn thép số Mơ men uốn: M U  RHX L  22954 0,7  16067,8Nm 44 Với ba ta tính chọn cịn hai cịn lại tương tự Mơ men uốn mà chịu M U  5355,9 Nm Giá trị ứng suất lớn mặt cắt nguy hiểm   MU   WU  Trong đó:   - ứng suất cho phép vật liệu, chọn vật liệu thép 40x cải thiện Tra bảng 3.8 [8], với hệ số sn toàn ta có:     ch n  700  350 N / mm 2 WU - mô men chống uốn tiết diện nguy hiểm thép, chọn tiết diện hình chữ nhật, chiều dài h = 90 mm, chiều rộng b tính theo điều kiện b h làm việc: WU  Thay vào cơng thức biến đổi ta có: b M U 5355,9 10   11,34mm Chọn b = 12 mm   h 350 90 Để tiết kiệm vật liệu thiết kế thép số có dạng bền đều, vị trí tiếp giáp với ổ Tiết diện tính theo điều kiện bền lực cắt R A X tiết diện hình chữ nhật bề rộng b = 12 mm, chiều dài tính theo điều kiện bền ứng suất tiếp  ma  RHX    F  (*) Trong đó: F - Diện tích tiết diện, F = b.h   - Ứng suất tiếp cho phép vật liệu, tính theo thuyết bền    350  202 N / mm2 biến đổi hình dáng lớn    3 Thay đại lượng vào công thức (*) ta được: R 22594 h   HX    12,43mm Chọn h = 15 mm b   12 202 45 3.5.2 Tính tốn mối ghép then Mối ghép then mối ghép thường dùng để truyền mô men xoắn dẫn hướng Để nối ghép chi tiết quay với trục Mối ghép mối ghép may vào trục nhờ trục lồng vào rãnh chế tạo sẵn may Mối ghép đảm bảo lực hướng tâm, dễ di động chi tiết trục, khả tải lớn, độ bền mỏi cao Đường kính D đảm bảo độ hướng tâm cao, dùng may khơng nhiệt luyện sau chuốt rãnh mài đỉnh Đường kính d Tính bền  d  2T   d m Z h l  d  (5.2) Trong đó: Z – số then hoa, Z = 2; l - chiều dài mối ghép, l = 10 mm;  - Hệ số phân bố không tải,   0,7  0,8 ; h - Chiều cao làm việc răng; d m - Đường kính trung bình Đối với then hoa hình chữ nhật ta có: dm  h Dd D d Do ta chọn đường kính ngồi then D = 12 mm, đường kính d = mm ta có : d m  h 12   10mm 12   2mm Thay số liệu tính tốn vào cơng thức (5.2) ta được:  d  2716  16,98 N / mm 10 2 2 10 0,8 Mà vật liệu chọn làm then hoa thép CT- nên ta có  d   120 N / mm2 46 Theo [8] Vậy ta có:  d   d  mối ghép đảm bảo bền 3.5.3.Tính tốn chốt giữ giá đỡ xy lanh thuỷ lực Hình 3.5.4 Chốt giữ giá đỡ xy lanh Để tính tốn chốt tơi tiến hành chọn đường kính chốt sau kiểm tra bền cho chốt theo điều kiện cắt chèn dập chốt Chọn đường kính chốt d1  30mm Chọn vật liệu chế tạo chốt thép 45 cải thiện, tra bảng 3-8 [8] có:    800 N / mm2 bk ch  450 N / mm2 Ứng suất cho phép:     ch n  450  225 N / mm 2 n - Hệ số an toàn, n = Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn ta có ứng suất cho phép vật liệu:       225  129,9 N / mm2 3 Thân chốt chịu cắt hai tiết diện:  c  P   i  d12 c i - Số chi tiết lắp ghép, i  Lấy giá trị tính thay vào cơng thức (5.3) c  135800  92 N / mm 2 3,14 0 Vậy  c    c chốt đảm bảo bền theo điều kiện cắt 47 (5.3) Kiểm tra điều kiện bền chốt theo điều kiện chèn dập:  cd  P S d1 (5.3.1) S - Bề dày ghép, ta lấy: S = 30 mm Thay giá trị vào công thức (5.3.1) ta có:  cd  P 135800   142 N / mm S d1 30 30 Vậy  ch   chốt đảm bảo bền theo điều kiện chèn dập 3.5.4.Tính tốn chốt giữ khung giá đỡ xy lanh thuỷ lực Hình 3.5.5 Chốt giữ khung giá đỡ Tơi chọn vật liệu đường kính chốt theo điều kiện cắt chèn dập chốt Chọn đường kính chốt phù hợp ta lấy d2  30mm Chọn vật liệu chế tạo chốt thép 45 tơi cải thiện, tra bảng 3-8 [8] có:   bk  800 N / mm2 ch  450 N / mm2 Thân chốt chịu cắt hai tiết diện: c  P1    d 22 c (5.4) Lấy giá trị tính thay vào cơng thức (5.4) ta có: c  135800  92 N / mm 2 3,14 30 Vậy  c    c chốt đảm bảo bền theo điều kiện cắt Kiểm tra điều kiện bền chốt theo điều kiện chèn dập 48  cd  P1 S d (5.4.1) S - Bề dày phần đế chữ L phía ta lấy S = 20 mm Thay giá trị vào cơng thức (5.4.1) ta có:  cd  P1 135800   226 N / mm S d 20 30 Vậy  cd    chốt đảm bảo bền theo điều kiện chèn dập 3.5.5 Tính ổ trƣợt Ổ dùng để đỡ trục quay trục lắp ghép với ngõng trục, ổ đảm bảo cho trục có vị trí định khơng gian quay xung quanh trục hình học cố định với tổn thất ma sát chịu toàn tác dụng lực Ở ta sử dụng ổ trượt để đỡ cho trượt vân ăn khớp với bánh để quay tay thuỷ lực Do ta tiến hành chon ổ ổ trượt ma sát ướt Chọn tỷ số l l , thường lấy  0,5  0,9 d d Tính ổ theo áp suất cho phép Điều kiện tính tốn áp suất sinh bề mặt tiếp xúc lót ổ ngõng trục phải nhỏ trị số áp suất cho phép: p R   p, N / mm d l Trong đó: R - Lực tác dụng lên ổ, N; d l - Đường kính chiều dài ổ, mm; p – Áp suất cho phép, N/mm² tra bảng 8-36.[8] Áp suất cho phép chọn đồng có  p  15N / mm2 Chọnđường kính ổ d = 50 mm  Chiều dài ổ là: l  0,8d  0,8 50  40mm Ta có lực tác dụng lên ổ chọn lực lớn R = 25000 N Vậy áp suất cho phép là: p R 25000   12,5 N / mm2 d l 40 50 49 Ta có p   p áp suất sinh bề mặt tiếp xúc đảm bảo nhỏ áp suất cho phép Chọn khe hở tương đối   0,002 Lúc khe hở là:    d  0,002 50  0,1mm  100m Chọn kiểu lắp A , theo TCVN 23-63:   50m ;  ma  112m L4 Vậy  tb   ma   112  50   81m 2 Theo  tb tính khe hở tương đối:    tb 0,081   0,00162 d 50 Nhiệt độ trung bình 50 C Theo bảng 8-35 [8] chọn độ nhớt dầu 50 centistốc 50 C theo bảng 10-20 chọn loại dầu tương ứng: Dầu công nghiệp 45, lấy khối lượng riêng dầu   0,850 g / cm Vậy ta có độ nhớt dầu là:    50 0,850  42centipoazo =0,042 Ns/m² Chọn hệ số khả tải   Tra bảng 8-37 [8], xác định độ lệch tâm tương đối là:   0,75 Chiều dày nhỏ lớp dầu ổ: hmin   1     81 1  0,75  10,1m 2 Kiểm tra nhiệt Với l f  0,8 ;   0,8 tìm  1,5 d  Vậy f  1,5  1,5 0,00162  0,00243 Lưu lượng dầu chảy qua ổ là: Q  0,085 Tính Q  0,085  l d thay số liệu tương ứng  ld Q  0,085 0,00162 1 0,04 0,052  1,4 10  m3 / s C  2kJ / kg C - Nhiệt dung riêng dầu   850kg / m - Khối lượng riêng dầu K- Hệ số toả nhiệt qua thân ổ lấy K  0,04kW / m 0 C 50 Vận tốc vòng V   d 0,05  1  0,025m / s 2 Tính hiệu số nhiệt độ dầu dầu vào theo công thức sau: t  RVf 1000(CQ  Kdl ) Thay số vào ta có: t  25000 0,025 0,00243  54,50 C 8 1000(2 850 1,4 10  0,04 3,14 0,05 0,04) Nhiệt độ dầu vào là: t vao  50  54,5  22,750 C Nhiệt độ dầu : t  50  54,5  77,25 C Như nhiệt độ ổ trượt nằm phạm vi cho phép 51 Chƣơng HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ NHỮNG QUY ĐỊNH VỀ AN TOÀN 4.1 Hƣớng dẫn sử dụng Bộ phận dẫn động cho cấu quay tay thuỷ lực bốc gỗ lắp máy kéo Shibaura sử dụng sau: Trước cho máy hoạt động ta cần phải kiểm tra toàn hệ thống kiểm tra dầu bôi trơn, dầu thuỷ lực phải đổ thêm vào để đảm bảo máy hoạt động tốt trình vận hành máy kiểm tra chỗ bắt bulông xiết chặt lại để đảm bảo an toàn Khởi động máy kéo ý để máy kéo số ngắt Sau di chuyển máy kéo đến vị trí nơi cần bốc gỗ dừng lại tiến hành điều khiển tay thuỷ lực bốc dỡ gỗ Đầu tiên để tay thuỷ lực bốc gỗ quay sang hai phía với góc quay 60º kể từ mặt phẳng bốc dỡ gỗ quay 180º phía trước máy kéo vận chuyến ta cho cấu quay hoạt động làm cho động thuỷ lực cho hoạt động theo muốn cho tay thuỷ lực quay phía người điều khiển, điều khiển cho dầu thuỷ lực vào hộp van phân phối vào khoang xy lanh thuỷ lực làm cho xy lanh thuỷ lực hoạt động đẩy cho di chuyển phía cần quay sang ăn khớp với bánh răng, bánh lắp vào trụ quay tay thuỷ lực làm cho trụ quay quay phía Nếu muốn quay phía cịn lại người điều khiển, điều khiển cho dầu vào khoang bên hộp van phân phối để hộp van phân phối đưa dầu đến khoang bên xy lanh thuỷ lực cấu quay dẫn động thuỷ lực với truyền bánh đảm bảo cho tay thuỷ lực quay hoạt động bốc đỡ gỗ 4.2 Những quy định an toàn - Trước cho thiết bị làm việc phải kiểm tra mối ghép, bulông phải bắt chặt 52 - Trong q trình làm việc thấy có biểu khơng bình thường như: Tiếng kêu, cọ sát… ổn định cần phải dừng máy để kiểm tra tìm phương án khắc phục - Khơng cho đứng trước đầu máy phía vị trí tay bốc làm việc - Tải trọng bốc gỗ phải nhỏ tải trọng thiết kế, cho phép người qua đào tạo sử dụng thiết bị - Trước ca làm việc sau làm việc phải tiến hành kiểm tra bắt chặt lại ốc vít, kiểm tra dầu, mỡ bơi trơn vệ sinh máy - Việc chăm sóc kỹ thuật sửa chữa máy tiến hành máy dừng tắt động - Người sử dụng máy cần tuân thủ theo quy định an toàn tránh xảy tai nạn 53 KẾT LUẬN Trên sở tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động tay thuỷ lực có cấu tạo , nguyên lý hoạt động loại cấu quay loại cần trục nói chung tay thuỷ lực nói riêng Tôi đề xuất hai phương án thiết kế cấu quay cho tay thuỷ lực bốc dỡ gỗ, qua phân tích đánh giá ưu, nhược điểm phương án vào mục tiêu đề tài chọn phương án thiết kế cải tiến phận dẫn động cho cấu quay tay thuỷ lực bốc dỡ gỗ lắp máy kéo Shibaura Đã xác định thông số đầu vào cho việc tính tốn thiết kế cấu quay tay thuỷ lực bốc dỡ gỗ lắp máy kéo Shibaura mô men cản quay cần 2716 Nm xây dựng sơ đồ tính tốn phân tích lực để tính tốn thiết kế phận dẫn động cho cấu quay tay thuỷ lực xác định trường hợp nguy hiểm 3.Bằng kiến thức môn học nguyên lý chi tiết máy, sức bền vật liệu, học lý thuyết, tơi tính tốn thiết kế phận phận dẫn động cho cấu quay tay thuỷ lực như: Hệ thống bánh răng, khung đỡ trụ cần bốc, giá đỡ xy lanh thuỷ lực 4.Bằng kiến thức môn học thuỷ lực máy thuỷ lực , tham khảo thêm tài liệu catalo công ty thương mại thiết bị môi trường Hiệp hồ, tơi tính tốn chọn phận hệ thống thuỷ lực cấu quay như: Bơm, xy lanh, tiết diện ống dẫn thuỷ lực 5.Xác định khả làm việc cấu quay, đưa quy định an toàn điều khiển thiết bị Trên kết luận văn đạt Tuy nhiên khuôn khổ luận văn tốt nghiệp, thời gian trình độ có hạn lên tơi hạn chế việc đưa số kết cấu có tính tốn thiết kế chọn hợp lý khả thi Một số kết cấu, chi tiết phụ chọn, kiểm tra thiết kế chép hình chưa có điều kiện thiết kế cụ thể xác 54 Việc giới hố khâu sản xuất nói chung khâu sản xuất lâm nghiệp nói riêng vấn đề cần thiết cấp bách Do cần có nhiều cơng trình nghiên cứu để tạo thiết bị máy móc cho khâu sản xuất đặc biệt khâu bốc dỡ gỗ Cuối tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS.Nguyễn Nhật Chiêu thầy cô môn Máy lâm nghiệp, môn Cơ sở kỹ thuật, bạn bè đồng nghiệp tận tình giúp tơi suốt q trình học tập thời gian thực luận văn tốt nghiệp Xuân mai, ngày tháng năm 2008 Sinh viên thực hiện: Trần Thị Hà 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Chiến lược phát triển Lâm nghiệp giai đoạn 2001- 2010 ( tổ nghiên cứu chiến lược lâm nghiệp) 2- Hà Chu Chử - Về phát triển bền vững Lâm nghiệp Việt Nam - Tạp chí nơng nghiệp phát triển nơng thơn số 8/2002 3- Cơ điện khí hố nơng nghiệp nghiệp cơng nghiệp hố đại hố nơng nghiệp nơng thơn 4- Trần Cơng Hoan, Nguyễn Kính Thảo, Nguyễn Nhật Chiêu, Nguyễn Thanh Quế, Vũ Nguyễn Huy Công cụ Máy lâm nghiệp, trường Đại học Lâm nghiệp Việt nam- 1992 5- PGS.TS Trịnh Chất- TS Lê Văn Uyển Sách tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – Nhà xuất giáo dục 6- TS Hồng Thị Bích Ngọc, Máy thuỷ lực thể tích – Nhà xuất khoa học kỹ thuật (2000) 7- Phạm Quang Thiền, Thuỷ lực máy thuỷ lực, trường Đai học Lâm nghiệp 8- Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy – Nhà xuất giáo dục 9- Nguyễn Văn Bỉ, Lê Văn Thái- Cơ học kỹ thuật, trường Đại học Lâm nghiệp 10- Trần Văn Tùng (2003), luận văn tốt nghiệp(CN&PTNT)- Thiết kế cần bốc lắp sau máy kéo bốn bánh cỡ nhỏ để tự bốc dỡ gỗ cho rơmooc 11- Tô Quốc Huy (2005), luận văn tốt nghiệp(CN&PTNT)- Thiết kế tay thuỷ lực bốc dỡ gỗ cho rơmooc dùng nguồn động lực máy kéo Shibaura 12- PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu (2006), báo cáo khoa học đề tài nhánh mã số KC.07.26.05- Nghiên cứu lựa chọn công nghệ hệ thống thiết bị giới hoá khai thác gỗ rừng trồng độ dốc 10-20 độ 56 ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Tình hình khai thác gỗ rừng trồng nƣớc ta 1.2.Tổng quan tay thuỷ lực bốc dỡ gỗ 1.3.Tổng quan cấu quay cần trục tay thuỷ lực Chƣơng 15 ĐỀ XUẤT, LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 15 2.1 Đề xuất phƣơng án thiết kế 15 2.1.1.Phƣơng án 1: Cơ cấu quay dẫn động thuỷ lực với truyền bánh 15 2.1.2.Phƣơng án 2.Cơ cấu quay dẫn động thuỷ lực với truyền trục vít bánh vít truyền xích 17 Chƣơng 19 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG 19 CHO CƠ CẤU QUAY 19 3.1 Các loại sơ đồ dẫn động cho cấu quay tay thủy lực 19 3.1.1.Sơ đồ dẫn động cho cấu quay có 19 3.1.2.Sơ đồ dẫn động cho cấu quay thiết kế dùng hệ thống bánh 19 3.1.3.Sơ đồ dẫn độngcho cấu quay thiết kế dùng truyền trục vít bánh vít truyền xích 20 3.2 Tính tốn mơ men cản quay 21 3.2.1- Tìm phản lực lên cánh tay, cẳng tay trụ 22 3.2.2- Tính tốn lực dọc cẳng tay, cánh tay trụ 22 3.2.3- Tìm mơ men cẳng tay, cánh tay trụ 23 3.2.4- Tính tốn mơ men xoắn trụ 23 3.3 Tính tốn thiết kế truyền bánh răng- 27 57 3.3.1.Các thông số 27 3.3.2.Tính tốn truyền bánh 28 3.4 Tính tốn chọn xy lanh thuỷ lực 34 3.4.1 Tính chọn thiết bị hệ thống thuỷ lực 35 3.4.1.1.Tính chọn bơm 35 3.4.1.2 Tính tốn chọn xy lanh: 37 3.4.1.3 Tính chọn ống dẫn 39 3.4.1.4 Tính toán tổn thất thuỷ lực hệ truyền động thuỷ lực điều khiển phận làm việc 39 3.5 Tính tốn thiết kế hệ thống khung giá đỡ 41 3.5.1 Tính toán thiết kế khung đỡ trụ quay 41 3.5.2 Tính tốn mối ghép then 46 3.5.3.Tính tốn chốt giữ giá đỡ xy lanh thuỷ lực 47 3.5.4.Tính tốn chốt giữ khung giá đỡ xy lanh thuỷ lực 48 3.5.5 Tính ổ trƣợt 49 Chƣơng 52 HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ NHỮNG QUY ĐỊNH VỀ AN TOÀN 52 4.1 Hƣớng dẫn sử dụng 52 4.2 Những quy định an toàn 52 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 58 ... thiết kế 18 Chƣơng TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ PHẬN TRUYỀN ĐỘNG CHO CƠ CẤU QUAY 3.1 Các loại sơ đồ dẫn động cho cấu quay tay thủy lực 3.1.1.Sơ đồ dẫn động cho cấu quay có Cơ cấu quay tay thủy lực cho. .. án 1: Cơ cấu quay dẫn động thuỷ lực với truyền bánh Cơ cấu quay dẫn động thuỷ lực với truyền bánh thiết kế theo phương án có cấu tạo sau (hình 2.1): 15 Hình2.1 Cơ cấu quay dẫn động thuỷ lực với... kéo Shibaura? ??, tay thuỷ thiết kế có cấu quay dùng hai xy lanh thuỷ lực lắp hai bên trụ quay để điều khiển tay thuỷ lực ( Hình 1.8) Hình 1.8 Tay thuỷ lực máy kéo Shibaura 1- Khung đỡ; 2 -Bộ phận