TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC CỦA MÁY XÚC MỘT GẦU TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC DI CHUYỂN BÁNH XÍCH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN HỌC PHẦN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍ ĐỘNG LỰC TÍNH TỐN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC CỦA MÁY XÚC MỘT GẦU TRUYỀN ĐỘNG THUỶ LỰC DI CHUYỂN BÁNH XÍCH Dung tích gầu: V=0,5m3 Áp suất làm việc dầu: 16Mpa Sinh viên thực hiện: Ung Khả Ý Lớp: 18C4A : 18C4A Mã sinh viên :103180065 Giáo viên hướng dẫn: TS.PHAN THÀNH LONG Đà Nẵng, ngày tháng năm 2021 LỜI NÓI ĐẦU Trong cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, với đầu tư mạnh nhà nước, ngành xây dựng có bước phát triển nhảy vọt tạo đà cho phát triển kinh tế xã hội nước ta Trong phát triển chung đó, ngành máy xây dựng có tiến vượt bậc cơng nghệ tiên tiến chủng loại sử dụng.Trong đó, máy làm đất nhóm máy quan trọng công tác thi công Máy làm đất giúp tăng suất lao động, đặc biệt cịn bảo vệ sức khỏe cho người công nhân, tiêu chí hàng đầu vấn đề lao động Đặc biệt, máy đào gầu nghịch dẫn động thủy lực máy sử dụng phổ biến nay, phục vụ nhiều cơng trình quan trọng Đồ án mơn học máy làm đất đồ án giao song song với q trình học mơn Máy Truyền Động Thủy Khí Do đó, đồ án giúp em củng cố lại kiến thức môn học máy làm đất, đồng thời hệ thống lại kiến thức môn học trước dung sai, kỹ thuật gia cơng khí, chi tiết máy, sức bền vật liệu… Dưới hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo TS Phan Thành Long, đến em hồn thành đồ án mơn học máy làm đất với đề tài : “Thiết kế máy đào gầu nghịch dẫn động thủy lực” Em xin cảm chân thành cảm ơn thầy môn, đặc biệt thầy TS.Phan Thành Long giúp đỡ em hồn thành đồ án Trong q trình làm đồ án kiến thức hạn chế nên sai sót, em mong thầy góp ý để em hồn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng, ngày tháng năm 2021 Sinh viên thực Ung Khả Ý CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN CHUNG 1.1 Công dụng, phân loại, lịch sử phát triển máy làm đất 1.1.1 Lịch sử phát triển máy làm đất Công nghiệp chế tạo máy xây dựng nói chung, máy làm đất nói riêng cơng nghiệp cịn non trẻ q trình phát triển động hành với q trình phát triển ngành khoa học cơng nghiệp lồi người Bức tranh tổng thể ngành chế tạo máy làm đất chia thành giai đoạn chính: 1.1.1.1 Giai đoạn 1: Thế kỷ 16 đến kỷ 18 Xuất phương tiện giới giới hóa dùng khâu làm đất, động lực dùng tiện giới lúc chủ yếu sức người, sức ngựa bước đầu sử dụng động nước Loài người chế tạo sử dụng máy xúc gầu q = 0,75m3 1.1.1.2 Giai đoạn 2: Thế kỷ 19 đến năm 1910 Trong giai đoạn với phát triển công trình xây dựng lớn, cơng trình xây dựng giao thông, giao thông đường sắt, xuất máy xúc gầu quay tồn vịng 3600 – chạy ray, loại máy làm đất khác 1.1.1.3 Giai đoạn 3: Từ sau năm 1910 Khâu làm đất công tác xây dựng tiến hành giới hóa mức độ ngày cao xuất nhiều loại máy làm đất, như: máy xúc đất quay tồn vịng 3600 di chuyển bánh lốp, bánh xích, kể máy xúc di chuyrn thiết bị tự bước Đồng thời để đáp ứng khối lượng công tác đất ngày lớn xây dựng Nền công nghiệp chế tạo nhiều loại máy làm đất có chức năng, cơng dụng, kết cấu khác nhau: Máy xúc nhiều gầu, máy ủi đất, máy cạp đất, máy đầm đất,… Xu hướng phát triển máy làm đất giai đoạn nâng cao suất làm việc, tăng vận tốc di chuyển máy vận tốc làm việc; sử dụng vật liệu kim loại, phi kim loại chất lượng cao để giảm khối lượng riêng máy, nâng cao độ tin cậy chi tiết máy, giảm thời gian bảo dưỡng trình sử dụng; hoàn thiện thiết bị động lực truyền động hệ thống khác máy – chế tạo công tác (thiết bị làm việc) thay để máy làm việc điều kiện, chế độ khác (tức vạn hóa máy làm đất), nên suất làm việc máy ngày nâng cao Trong năm gần đây, khối lượng số loại máy làm đất giảm nhẹ 20 – 30%, công suất máy tăng lên 50 – 80% Công suất trang bị máy tăng lên kéo theo hiệu suất làm việc máy tăng lên Cùng với việc không ngừng cải tiến, hoàn thiện nguyên lý, kết cấu máy, người ta sử dụng phận, máy sở chế tạo theo tiêu chuẩn, theo môđun để hịa nhập xu hướng thống hóa, tiêu chuẩn hóa vạn hóa ngành sản xuất máy làm đất 1.1.2 Công dụng máy làm đất Máy làm đất có nhiều cơng dụng khác nhau, phục vụ mục đích khác dọn mặt bằng, đào (xới), vận chuyển, san (lấp), đầm lèn, … với đối tượng làm việc chủ yếu đất Việc sử dụng máy làm đất có ý nghĩa to lớn tính ưu việt điểm sau: - Tăng suất lao động, rút ngắn thời gian thi công - Nâng cao chất lượng cơng trình giảm giá thành cơng trình - Cho phép thực công việc nặng nhọc, thay sức người, giảm cường độ lao động, bảo vệ sức khỏe an tồn cho cơng nhân 1.1.3 Phân loại máy làm đất Để phục vụ cho công tác đất, ngày có nhiều cách phân loại khác Có thể phân thành nhóm thường sử dụng xây dựng: - Máy đào đất : đào, xúc đất vào gầu đổ vào phương tiện vận chuyển hoặc đổ thành đống ( máy đào gầu nghịch, gầu thuận,…) - Máy đào chuyển đất: đào gom lại thành đống chyển san thành lớp (như máy ủi, máy san, máy capk, máy xúc lật,…) - Máy đầm đất : máy lu, máy đầm cóc,… - Máy thiết bị gia cố móng : máy đóng ( ép ) cọc, máy khoan cọc nhồi,… - Nhóm máy phụ : làm công tác chuẩn bị mặt ( máy dọn mặt bằng, máy nhổ gốc cây, cắt xén bụi rậm, gom phế thải,…) phụ trợ ( máy xới tơi đất,…) - Thiết bị khai thác thủy lực : tàu hút bùn, cát, sung phun thủy lực, 1.2 Công dụng phân loại máy đào gầu 1.2.1 Công dụng máy đào gầu Máy đào gầu chủ yếu dùng để đào khai thác đất, cát phục vụ công việc xây dựng sở hạ tầng lĩnh vực: Xây dựng dân dụng công nghiệp, khai thác mỏ, xây dựng thủy lợi, xây dựng cầu đường…Cụ thể, phục vụ công việc sau: - Trong xây dựng dân dụng cơng nghiệp: Đào hố móng, đào rãnh nước, đào rãnh dùng để lắp đặt đường ống cấp thoát nước, đường điện ngầm, điện thoại, bốc xúc vật liệu bãi, kho chứa vật liệu Ngồi có lúc làm việc thay cần trục lắp ống nước thay búa đóng cọc để thi cơng móng cọc, phục vụ thi cơng cọc nhồi… - Trong xây dựng thủy lợi: Đào kênh, mương; nạo vét sơng ngịi, bến cảng, ao, hồ, khai thác đất để đắp đập, đắp đê… - Trong xây dựng cầu đường: Đào móng, khai thác đất, cát để đắp đường; nạo, bạt sườn đồi để tạo ta luy thi công đường sát sườn núi… - Trong khai thác mỏ: Bóc lớp đất tẩm thực vật phía bề mặt đất; khai thác mỏ lộ - thiên ( than,đất sét, cao lanh, đá sau nổ mìn…) - Trong lĩnh vực khác: Nhào trộn vật liệu nhà máy hóa chất (phân lân, cao su,…).Khai thác đất cho nhà máy gạch, sứ,…Tiếp liệu cho trạm trộn bê tông,bê tông asfalt…Bốc xếp vật liệu ga tàu, bến cảng Khai thác sỏi, cát lịng sơng… - Ngồi ra, máy sở máy xúc gầu lắp thiết bị thi cơng khác ngồi thiết bị gầu xúc như: cần trục, búa đóng cọc, thiết bị ấn bấc thấm,… - 1.2.2 Phân loại máy đào gầu - 1.2.2.1 Phân dạng theo dạng thiết bị làm việc - Máy đào gầu thuận (gầu ngửa ): làm việc nơi cao mặt đững máy - Máy đào gầu nghịch ( gầu sấp ): làm việc nơi thấp ( cao hơn) mặt đứng máy - Máy đào gầu dây (gầu quăng ): làm việc nơi thấp mặt đứng máy - Máy đào gầu ngoạm : làm việc nơi thấp ( cao ) mặt đứng máy - Máy đào gầu bào - Máy xúc lật - 1.2.2.2 Phân loại theo hệ thống di chuyển - Máy đào di chuyển bánh xích - Máy đào di chuyển bánh phao - Máy đào di chuyển tự bước - 1.2.2.3 Phân loại theo dung tích gầu - Loại nhỏ : q < m3 - Loại trung bình : q = 1,0 …2,0 m3 - Loại lớn : q > m3 - 1.2.2.4 Phân loại theo hệ thống dẫn động thiết bị làm việc - Máy đào gầu dân động khí - Máy đào gầu dẫn động thủy lực - 1.2.2.5 Phân loại theo động trang bị máy - Máy đào gầu trang bị động - Máy đào gầu trang bị nhiều động - Máy đào gầu trang bị tổ hợp 1.2.2.6 Phân loại theo công dụng -Máy đào gầu thông dụng -Máy đào gầu chuyên dung 1.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy đào gầu, gầu nghịch, dẫn động thủy lực 1.3.1 Sơ đồ nguyên lý 14 13 12 11 10 Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý máy đào gầu nghịch 1.Cơ cấu di chuyển 8.Tay cần 2.Cơ cấu quay 9.Xi lanh co duỗi tay cần 3.Bàn quay 10.11.Cần 4.Xi lanh nâng hạ cần 12.Cabin 5.Đòn gánh 13.Động 6.Gầu xúc 14.Đối trọng 7.Xi lanh quay gầu 1.3.2 Nguyên lý làm việc -Đặc điểm làm việc máy : + Máy làm việc nơi thấp cao mặt máy đứng + Máy làm việc đất cấp IV + Đất xả qua miệng gầu + Máy làm việc chỗ đứng + Máy làm việc theo chu kì -Nguyên lý làm việc: Trong chu kì làm việc máy có ngun cơng + Đưa máy đến vị trí làm việc + Đưa gầu vươn xa hạ xuống, gầu tiếp xúc với đất + Cắt đất tích đất vào gầu từ I – II – III + Đưa gầu khỏi tầng đào + Quay máy vị trí xả đất + Xả đất + Quay máy vị trí làm việc 1.4 Giới thiệu máy thiết kế Máy cần thiết kế máy đào gầu nghịch, dẫn động thủy lực Kết cấu máy đào gầu nghịch dẫn động thủy lực gồm phần phần máy sở phần thiết bị công tác: -Máy sở loại máy Komatsu PC130-8 hãng Komatsu-Nhật Bản ,có cấu di chuyển bánh xích, cơng suất động 68,4 kW -Phần thiết bị công tác bao gồm cần, tay cần, gầu xúc hệ thống xi lanh thủy lực dẫn động thiết bị làm việc * Máy sở Komatsu PC130-8 Máy thiết kế có dung tích gầu q = 0.5m3, với máy sở loại máy Komatsu PC130-8 có cấu di chuyển bánh xích, cơng suất động 68,4kW Có thơng số hình học sau: Tay đòn 2500 mm A Chiều dài tổng thể 7590 mm B Chiều dài di chuyển 4410 mm C Chiều cao tổng thể cần 2875 mm D Chiều cao tổng thể 2500 mm E Chiều cao tổng thể cabin 2855 mm F Khoảng sáng gầm, đối trọng 895 mm G Khoảng sáng gầm nhỏ 400 mm H Bán kínhvịng quay phần khung phía sau 2190 mm I Khoảng cách hai khối dẫn xích 2880 mm J Chiều dài xích chạy 3610 mm K Khoảng cách tâm hai xích chạy 1990 mm L Bề rộng khung gầm 2490 mm M Bề rộng xích 500 mm N Chiều cao xích 20 mm O Chiều cao vào cabin 1925 mm P Chiều rộng vào cabin 2500 mm Q Chiều dài phần khung phía sau 2110 mm -Phạm Vi Làm Việc Của Xe: A Chiều cao đào tối đa 8650 mm B Chiều cao đổ tối đa 6210 mm C Độ sâu đào tối đa 5520 mm D Độ sau thành vẹt đào lớn 4980 mm E Độ sau đào lớn tính từ điểm 2440 mm 5320 mm F Tầm với đào lớn 8290 mm G Tầm với đào lớn tính từ mặt đất 8170 mm H Bán kính vịng quay nhỏ 2450 mm 10 Fms tổng lực ma sát thủy lực bao gồm ma sát piston thành xi lanh, ● cần piston phốt làm kín Để đơn giản tính tốn ta chọn: F ms = 10% Ft theo trang 246 TL [2] Fms = 10%*83588.8 = 8358.8 N Gpt trọng lượng piston, Gpt = 2206,13N ● Vậy F = Ft + Fqt + Fms + Gpt = 83588.8 +8358.8+ 2203,13 = 94150.73 N Áp suất buồng công tác p1, p1 = 16*106 Pa = 16*106 N/m2 Áp suất buồng đối áp p2, chọn p2 = bar = 500000N/m2 Diện tích mặt piston buồng cơng tác S1, S1 = Diện tích mặt piston buồng trả S2, S2 = 𝜋∗𝐷 𝜋∗(𝐷 −𝑑2 ) m2 m2 Với D đường kính xi lanh, d đường kính cần piston Từ (*) ta có: S1 = 𝑝2∗𝑆2+𝐹 𝑝1 𝜋∗𝐷 ⬄ = 𝐹+𝑝2∗ 𝜋∗(𝐷2 −𝑑2 ) 𝑝1 = 𝐹 𝑝1 + 𝑝2∗𝜋∗(𝐷 −𝑑2 ) 𝑝1∗4 (**) Ta có tỷ số d/D chọn theo bảng trang 248 TL [2] Bảng p d = 0,7*D (**) ⬄ ⬄ 𝐹 𝑝1 = 𝜋∗𝐷 = 𝜋∗𝐷 𝐹 𝑝1 + ∗ (1 − D=2∗√ =2∗√ 𝑝2∗𝜋∗𝐷 𝑝1∗4 𝑝2 𝑝1 + − 𝑝2∗𝜋∗0,49∗𝐷 𝑝1∗4 ⬄ 𝐹 𝑝1 = 𝜋∗𝐷 − 𝑝2∗𝜋∗𝐷 𝑝1∗4 + 𝑝2∗𝜋∗0,49∗𝐷 𝑝1∗4 𝑝2∗0,49 𝑝1 ) Ta suy đường kính xi lanh: 𝐹 𝑝2 𝑝2∗0,49 𝜋∗𝑝1∗(1− + ) 𝑝1 𝑝1 = 2*√ 94150.73 𝜋∗(16∗106 −0,6864∗500000) 𝐹 𝜋∗(𝑝1− 0,51∗𝑝2) = 0.0875 m = 87.5 mm 27 Theo catalogue xi lanh mẫu ta chọn xi lanh kiểu AMP5-RB có D = 90 mm, d =50 mm, hành trình piston H = 100 mm Tính lại S1, S2: S1 = S2 = 𝜋∗𝐷 = 𝜋∗0,092 𝜋∗(𝐷 −𝑑2 ) = = 6.36*10-3 m2 𝜋∗(0,92 −0.52 ) = 0.44*10-3 m2 Vì D tăng => S1 tăng nên ta phải tính lại P1: P1 = 𝑝2∗𝑆2+𝐹 𝑆1 = 500000∗0.44∗10−3 +94150.73 6.36∗10−3 = 14838165.09Pa, lấy P1 = 15 MPa Về nguyên tắc vận tốc cần piston khơng vượt q v = 0,5 m/s lý làm kín phần gioăng phớt đảm bảo an toàn làm việc ta chọn vận tốc vmax = 0,2 m/s Lưu lượng cung cấp cho xi lanh cấu cần (xem làm kín đệm hay cao su, khe hở nhỏ nên bỏ qua rò rỉ nghĩa ŋQxl = 1): Q1 = (vmax*S1)/ ŋQxl = 0,2*6.36*10-3 = 1.272*10-3 m3/s = 1.272 l/s Công suất xi lanh cấu cần: N1 = p1*Q1 = 15*106*1.272*10-3 = 19080 W  Tính chọn xi lanh điều khiển cấu tay cần Trong chuyển động ổn định chất lỏng làm việc ta có phương trình cân lực sau: Ta có: Ft = Pc + Fhi + Fms+ Fqt = p1*S1 – p2*S2 – Fhi – Fms - Fqt = (*) Trong đó:Fhi: tải trọng hữu ích tác dụng lên cần piston FHi = 𝑃𝑡𝑐 𝑛𝑐𝑘𝑥𝑙 = 65180=76682.35 N 0.85 -Với ŋckxl hiệu suất khí xi lanh lực: ŋckxl = (0.85 – 0,97), chọn ŋckxl = 0,85 -Fqt: lực quán tính Fqt = m*(dv/dt) mà ta có dv/dt = lần nâng hạ cần vận tốc piston không đổi nên suy Fqt = 28 -p1: Áp suất buồng công tác p1 = 16 Mpa = 16*106 N/m2 p2: Áp suất buồng đối áp chọn p2 = 5*106 N/m2 -Ft: Lực tác dụng lên mặt piston tạo áp suất chất lỏng làm việc S1: Diện tích mặt piston buồng công tác: S1 = 𝜋∗𝐷 m2 𝜋∗𝐷 Ft =S1*P1= ∗ 𝑃1 Fc: Lực cản tạo nên áp suất phía đường hồi: S2: Diện tích mặt piston buồng trả; S2 = π∗(D2−d2)/4 m2 Fc =S2*P2= 𝜋∗(𝐷 −𝑑2 ) ∗ 𝑃2 -Fms: Tổng lực ma sát thủy lực bao gồm ma sát piston thành xi lanh, cần piston ổ đệm 10% lực áp suất tác dụng lên piston Fms =0.1*(Ft-Fc)=0.1* Ta có: S1 = 𝜋∗𝐷 𝑝2∗𝑠2+𝐹ℎ𝑖+𝐹𝑚𝑠 𝑝1 P1 − = 𝜋∗(𝐷 −𝑑2 ) 𝜋∗(𝐷 −𝑑2 ) 4∗𝑝1 ∗ 𝑃2 ∗ 𝑃2 + 𝐹ℎ𝑖 𝑝1 +0.1*( 𝜋∗𝐷 𝜋∗(𝐷 −𝑑2 ) 𝑝2 - * ) 𝑝1 Ta có tỷ số d/D chọn theo bảng trang 248 TL [2] p d = 0,7*D Ta suy đường kính xi lanh: 𝜋∗𝐷 𝐹ℎ𝑖 𝜋∗p2D2 1- = 𝑝1 + 4𝐹ℎ𝑖 𝑝1∗𝜋∗𝐷 4𝑝1 + - 𝜋∗p2d2 4𝑝1 0.9𝑝2𝑑2 𝑝1∗𝐷2 = +0.1 𝑃2 𝑃1 𝜋∗𝐷 +0.1- - 0.1𝜋∗p2D2 0.1𝜋∗p2d2 0.1𝑃2 4𝑃1 4𝑝1 + 4𝑝1 thay d=0.7*D ta 29 D=√ 4∗1600∗76682.35 1173∗16∗106 ∗𝜋 = 91.2 mm Theo catalogue xi lanh mẫu ta chọn xi lanh kiểu AMF3-RB có D = 92 mm, hành trình piston H = 100 mm d=64.4 Ta chọn lại P1 với D = 92 mm từ phương trình 𝑃1 = 𝑝2∗𝑠2+𝐹ℎ𝑖+𝐹𝑚𝑠+𝐹𝑞𝑡 𝑆1 =19448533261 lấy P1=20 Mpa Về nguyên tắc vận tốc cần piston không vượt q v = 0,5 m/s lý làm kín phần gioăng phớt đảm bảo an toàn làm việc ta chọn vận tốc vmax = 0,1 m/s Lưu lượng cung cấp cho xi lanh cấu cần: Q1 = (vmax*S1)/ ŋQxl = 0.1∗6.64∗10^−3 0.9 = 7.38 ∗ 10^ − Công suất xi lanh cấu cần: N1 = p1*Q1 = 20*106*7.38*10-4 = 14760 W Diện tích xianh Lưu lượng dầu ( l/s ) Xilanh ( mm ) Xilanh cần 92 0.738 Xilanh tay cần 90 1.272 Xilanh quay gầu 80 0.558 -Tính lực cản di chuyển Với cấu di chuyển bánh xích, ta có : Lực tác dụng lên cấu tính theo cơng thức sau: + W1 : lực cản ma sát phận cấu di chuyển + W2 : lực cản biến dạng đất tác dụng dải xích + W3: lực cản vòng 30 + W4 : lực cản dốc - Tính lực cản: + W1 : lực cản ma sát phận cấu di chuyển Tính theo kinh ngiệm: W1 = (0,05 0,09).Gm + W2 : lực cản biến dạng đất tác dụng dải xích Tính theo kinh ngiệm: W2 = (0,08 0,17).Gm + W3: lực cản vòng Theo công thức (2.21), sách hướng dẫn đồ án môn học máy làm đất, ta có: W3= 0,3.Gm + W4 : lực cản dốc Theo công thức (2.22), trang 30, sách hướng dẫn đồ án môn học máy làm đất, ta có: W4 = Gm.sinα (0,26 ÷ 0,34)Gm Thay giá trị vào cơng thức ta có: + W1 = (0,05 0,09).Gm =(0,05…0,07).128,3 = (6.415…11,547) (kN), lấy W1=10,17(kN) + W2 = (0,08 0,17).Gm = (0,08…0,17).128,3 = (10,264…21,811) (kN), lấy W2= 21,18 (kN) + W3= 0,3.Gm= 0,3.128,3=38,49 (kN), + W4 = Gm.Sinα = 128,3.( 0,26 ÷ 0,34) =(33,358…43,622) (kN), lấy W4= 40 (kN) Xét hai trường hợp: Trường hợp1: Khi máy di chuyển mặt phẳng ngang thực lái vòng: Wdc= W1+ W2+ W3 =>Wdc= 10,17 + 21,18 + 38,49 = 69,84 (kN) Trường hợp2: Khi máy di chuyển lên dốc khơng thực lái vịng: Wdc= W1 + W2 + W4 => Wdc= 10,07 + 21,18 + 40 = 71,25 (kN) Kết luận: So sánh lực cản di chuyển hai trường hợp, ta thấy lực cản di chuyển trường hợp thứ lớn Vậy lực cản di chuyển tính tốn bằng: Wdc = 71,25 (kN) Chọn tỷ số truyền i = 20 (tỷ số truyền hộp giảm tốc) Tốc độ di chuyển lớn máy xúc: 31 vmax = 5,5 km/h = 1,53 m/s Bán kính bánh xích r=0.4 m Tốc độ góc bánh xích w= 𝑣𝑚𝑎𝑥 𝑟 = 1.53 0.4 = 3,82 rad/s Tốc độ quay bánh xích n= w 2.3.14 60 = 36.5 vịng/phút Tốc độ quay động thủy lực ndc=n.i=36,5.20= 13 vòng/s Lực cản di chuyển: Wđc = 71,25/20 = 3,5625 kN Áp suất làm việc động cơ: p= 16*106 Pa Công suất cấu di chuyển máy: Nđc = 𝑊đ𝑐∗𝑣đ𝑐 ƞđ𝑐 = 3,5625∗1,53 0,9 = 6,05 kW Ƞđc = 0,9 𝑁 𝑁 𝜔 2𝜋𝑛 Momen động cơ: M = = = 6050 2𝜋∗13 Lưu lượng riêng động cơ: qđ = 2 M 𝑃 = 74,06 Nm = 2 74,06 16.10^6 = 2,9 * 10-5 m3/s Chọn động mô tơ thủy lực piston hướng trục AA2FO qđ tăng nên ta tính lại: p = 2 M 𝑞đ = 2 Lưu lượng thực tế động cơ: Q = 74,06 70∗10^−6 𝑞đ∗𝑛đ ƞ𝑄 = = 66,47*105 Pa 70∗10−6 ∗13 0,92 = 9.89*10-4 m3/s = 59,34 l/ph Công suất trục động cơ: N=p*Q = 66,47*105*9.89*10-4 = 6573,88 W -Tính tốn động quay toa Tính lực tác dụng lên cấu quay: Cơ cấu quay máy đào gầu quay 360o, thời gian quay máy chiếm tỷ trọng lớn chu kỳ làm việc máy, thời gian chiếm từ 60 ÷ 80% thời gian chu kỳ Lực tác dụng lên cấu quay xác định trường hợp: + Gầu chứa đầy đất khỏi tầng đào + Xilanh nâng cần lên độ cao xả đất 32 + Bắt đầu quay vị trí xả đất + Máy đứng làm việc mặt nghiêng góc α Momen cản quay máy bao gồm: M cq  M ms  M gió  M qt Trong Mms – Momen cản lực ma sát sinh ra; Mgió – Momen cản gió sinh máy quay; Mqt – Momen cản lực quán tính gây ra; Tính momen cản lực ma sát sinh Ta có Mms=0,02 Q.R.f /d Q tải trọng tác dụng lên vịng tựa quay, Trong đó: Có Q = G - Gx =G -15%G =85%G =109.1 kN + R bán kính trung bình vịng tựa quay, Chọn theo máy R=130 cm + d đường kính lăn tỳ, Chọn theo máy sở d = cm + f hệ số ma sát lăn lăn vòng tựa quay, f = 0.05 – 0,1 cm Chọn f = 0,07 cm => Mms= 0,02 109100 1,3.0,0007 /0.07 = 28,366 N.m Tính momen cản gió Ta có : Mgió   p.F.r i i Trong đó: + p áp lực gió nơi máy làm việc, lấy trạng thái gió trung bình p = 20 daN/m2 = 0,2 kN/ m2 + Fi diện tích chắn gió phận thứ i máy + ri khoảng cách tương ứng từ trọng tâm chắn gió tới trục bàn quay Xét trường hợp tải trọng gió tác dụng ngang vào máy Chia máy thành năm phần tử chắn gió gồm: Gầu, tay cần, cần, ca bin phần bàn quay phía sau ca bin Lấy thơng số mặt chắn gió theo hình vẽ tham khảo xác định tỷ lệ theo (2.1), theo phần tính tốn chọn sơ kích thước 33 + Fg Tính diện tích chắn gió: Fg+đ = 1,1.0.859 = 0,9449 (m2) + r3 = 6,245 m - Tay cần : + Ftc = 0,56.3,45= 1,93 m2, + r2 = 5,405 m; - Cần : + Fc = 6,565.0,37= 2,43 m2; + r1 = 1,373 m - Ca bin tương đương với hình chữ nhật : + Fcb = 1,955.1,9 = 3,71 m2; - Phần bàn quay sau ca bin có dạng chữ nhật cao 0,3 m, dài 3,5 m + Fbq =1,05 (m2) - Phần không gian chứa động coi hình chữ nhật : Fđc = 2,1.0,9 = 1,89 (m2) =>Fbq+cc+dc=3,71+ 1,05 + 1,89= 6,65 m2 ; r4 = 0,349 m - Phần đối trọng có dạng hình chữ nhật cao 0,5 m, dài 0,5 m Fđt =0,25 m2 ; r5 = 2,404 m => M gió  p.( Fc r1  Ftc r2  Fg đ r3  Fcbdccc r4  Fđt r5 ) =>𝑀𝑔𝑖ó = 0,2(2,43.1,373 + 1,93.5,405 + 0,9449.6,245 + 6,65.0,349 + 0,25.2,404) = 4.518 (kN.m) c Tính momen cản quán tính ɛ Mqt = *∑𝑛𝑖=1 𝐺𝑖 ∗ 𝑟𝑖 𝑔 n tốc độ vòng quay bàn quay từ máy sở ta có n=11 v/p t thời gian gia tốc quay chọn t=1,5  gia tốc khởi động phanh = 𝜋.𝑛 30.𝑡 = 𝜋.11 30.1,5 = 0,768 (m/s2) g gia tốc trọng trường, Lấy g = 9,81 m/s2 Gi trọng lượng phần quay thứ i 34 ri khoảng cách tương ứng từ trọng tâm phần quay tới trục bàn quay r1 khoảng cách từ trọng tâm cabin tới trục bàn quay r1 = 0,325 m r2 khoảng cách từ trọng tâm bàn quay tới trục bàn quay r2=1,452 m r3 khoảng cách từ trọng tâm phần không gian chứa động tới trục bàn quay r3 = 1,78 m r4 khoảng cách từ trọng tâm gầu tới trục bàn quay r4 = 2,5 m r5 khoảng cách từ trọng tâm tay cần tới trục bàn quay r5 = m r6 khoảng cách từ trọng tâm tay cần tới trục bàn quay r6 = m Mqt = 0,768 9,81 ∗ (2 ∗ 0,3252 + 69 ∗ 1,4522 + 15 ∗ 1,782 + 14,5 ∗ 2,52 + 8,367 ∗ 32 + 16,45 ∗ 12 ) = 29,4 𝑘𝑁 𝑚 = 29403.8𝑁 𝑚 Vậy ta có tổng momen cản quay tác dụng lên cấu quay là: Mcq = Mms+ Mgió + Mqt = 28,366 + 4518 + 29403.8= 33950,166(N.m) tỷ số truyền:(TL[1] trang 42) i= nđc 𝑛𝑝 = 950 11 =86,36 Tốc độ quay toa: nqt = 11 (v/p) (catalogue xe) Số vòng quay động : 950 vòng/phút catalogue xe Momen động Mdc = Mccq 86,36 = 33950,166 86,36 = 393,12 (N.m) Áp suất làm việc động cơ: p = 16.106 Pa Lưu lượng riêng động cơ: qđ = 2 Mdc 𝑃 = 2 ∗ 393,12 16.10^6 = 1,54*10-4 (m3/vg) = 154 (cm3/vg) Ta chọn động MRC-3 Vì qđ tăng nên ta phải tính lại P = 2* Mdc qđ = 2 393,12 400∗10^−6 = 6,175 MPa Lưu lượng thực tế động thủy lực: Q =nđ *qđ* ŋQ= 950*400*10-3*0,92 = 177,305 (l/phút) = 5,826*10-3 (m3/s) Chọn ŋQ=0,92 Công suất trục động thủy lực: N = p *Q = 6,175*106*5,826*10-3 = 35975,55 W  Tính chọn bơm thủy lực tính lưu lượng xilanh 35 Xilanh tay cần - Chọn vận tốc chuyển động xilanh v = 0,2 m/s (tiêu chuẩn bơm) -Lưu lượng xilanh tay cần : 𝜋 𝜋 4 Qđtc = v D2 = 0,2 .0,092 = 1,2.10-4 m3/s - Lưu lượng xilanh tay cần : 𝜋 𝜋 4 Qvtc = v (D2 – d2 ) = 0,2 .(0,092 – 0,0632 ) = 6,48.10-4 m3/s Xilanh cần - Chọn vận tốc chuyển động xilanh v = 0,2 m/s -Lưu lượng xilanh tay cần : 𝜋 𝜋 4 Qđc = 2.v D2 = 2.0,2 .0,0922 = 2,66.10-3 m3/s - Lưu lượng xilanh tay cần : 𝜋 𝜋 4 Qvc = 2.v (D2 – d2 ) = 2.0,2 .(0,0922 – 0,06442 ) = 1,3.10-3 m3/s Xilanh gầu Chọn vận tốc chuyển động xilanh v = 0,2 m/s -Lưu lượng xilanh tay cần : 𝜋 𝜋 4 Qđqg = v D2 = 0,2 .0,082 = 1.10-3 m3/s - Lưu lượng xilanh tay cần : 𝜋 𝜋 4 Qvqg = v (D2 – d2 ) = 0,2 .(0,042 – 0,0282 ) = 5,12.10-4 m3/s Tính lưu lượng bơm - Chọn hiệu suất lưu lượng bơm ηQ = 0,96 (trang 253 tài liệu [2]) hiệu suất khí bơm ηck = 0,93 Vì lưu lượng xilanh ln lớn so với lưu lượng nên ta chọn bơm theo tổng lưu lượng xilanh Qblt = Qđtc + Qđc + Qđqg =1,2.10-4 + 2,66.10-3 + 1.10-3 = 3,78.10-3 m3/s Lưu lượng thực bơm : Qb = Qblt.ηQ = 3,78 10-3 0,96 =3,6.10-3 m3/s =216 l/phut Lưu lượng riêng bơm : qb = Qblt nb = 216 2200 = 0,0981 l/vịng 36 Tính tổn thất Chọn dầu làm việc dầu thủy lực GS Hydro XW 15/22/32 có :TL [3] Độ nhớt động học ν = 100,2 mm2/s Khối lượng riêng = 870 kg/m3 Tính tổn thất áp suất dọc đường Lưu lượng dịng chảy ống: Q 𝜋𝑑2 𝑣 Q= Trong đó: d- đường kính ống, (m) v- vận tốc dòng chảy ống (m/s)  d= 4.Q  v Tính đường kính ống từ bơm lên cần: chọn v1 = m/s (Trang 19 tài liệu [6]) d1 = 4.Q 4.3,78.10−3 =√ = 0,031 (m) = 31 (mm) 𝜋.5  v1 Xác định trạng thái dòng chảy đoạn ống này: Re1 = Vì 5.0,031 v1.d1 = = 1546,9 (trang 76 tài liệu [5]) 100,2.10−6 v Re1 = 1546,9 < 2320 dịng chảy ống dịng chảy tầng Hệ số ma sát dọc đường 𝜆1 đường ống là: 𝜆1 = 64 64 = = 0,041 (cơng thức Đacxy) Re1 1097,8 Tính tổn thất áp suất dọc đường ống : chọn chiều dài ống l1 =1 m sử dụng xilanh tay cần nên 𝑙1 ρ.𝑣12  ∆pa1 =2 λ1 𝑑1 = 2.0,041 0,031 870.52 = 28766,1 N/m2 Tính đường kính ống từ bơm lên tay cần: chọn v2 = d2 = m/s 4.Q 4.3,78.10−3 =√ = 0,028 (m) = 28 (mm) 𝜋.6  v2 37 Xác định trạng thái dòng chảy đoạn ống này: Re2 = Vì 6.0,028 v2 d = = 1676,6 −6 100,2.10 v Re2 = 1676,6 < 2320 dòng chảy ống dòng chảy tầng Hệ số ma sát dọc đường 𝜆2 đường ống là: 𝜆2 = 64 = 𝑅𝑒2 64 1676,6 = 0,038 Tính tổn thất dọc đường ống : chọn chiều dài ống l1 =3 m 𝑙2 ρ.𝑣22  ∆pa2 = λ2 𝑑2 = 0,038 0,028 870.62 = 63758,57 N/m2 Tính đường kính ống từ bơm lên gầu: chọn v3 = m/s D3 = 4.Q 4.3,78.10−3 =√ = 0,026 (m) = 26 (mm) 𝜋.7  v3 Xác định trạng thái dòng chảy đoạn ống này: Re3 = Vì 7.0,026 v3 d = = 1816,4 100,2.10−6 v Re2 = 1816,4 < 2320 dòng chảy ống dòng chảy tầng Hệ số ma sát dọc đường 𝜆2 đường ống là: 𝜆3 = 64 = 𝑅𝑒3 64 1816,4 = 0,035 Tính tổn thất dọc đương ống : chọn chiều dài ống l1 =5 m 𝑙3 ρ.𝑣32  ∆pa3 = λ3 𝑑3 = 0,035 0,026 870.72 = 143466,3 N/m2 Suy tổng tổn thất dọc đường: ∆pa =∆pa1 + ∆pa2 +∆pa3 =28766,1 + 63758,57 + 143466,3 =235990,97 N/m2 Tính tổn thất áp suất cục ∆pb =   v 2 Chọn hệ số tổn thất cục ξ : Van phân phối  = ÷ 4, chọn  =3 (trang 492 tài liệu [6]) 38 Van chiều :  = 2: 3, chọn  =2.5 (trang 495 tài liệu [ 6]) Đầu nối ống có lỗ thơng :  = 1: 1.5 , chọn  =1.2 (trang 149 tài liệu [6]) Tổn thất áp suất van phân phối đường ống , với vận tốc dòng chảy qua van v = m/s, hệ số tổn thất cục  =3 (tài liệu [7]) ∆pb1 =   v = 870.52 =32625 N/m2 Tổn thất áp suất van phân phối đường ống , với vận tốc dòng chảy qua van v = m/s, hệ số tổn thất cục  =3 ∆pb2 =   v = 870.62 =46980 N/m2 Tổn thất áp suất van phân phối đường ống , với vận tốc dòng chảy qua van v = m/s, hệ số tổn thất cục  =3 ∆pb3 =   v = 870.72 = 63945 N/m2 Tổn thất đầu nối ống có lổ thơng , với vận tốc dịng chảy ống v= , hệ số tổn thất cục  =1.2 ∆pb4 =   v 2 = 1,2 870.52 =13050 N/m2 Tổn thất van chiều , với vận tốc dòng chảy ống v= , hệ số tổn thất cục  =2,5 ∆pb5 =   v 2 = 2,5 870.52 =27188 N/m2 Tổng tốn thất áp suất cục ∆pb= ∆pb1 + ∆pb2 +∆pb3 +∆pb4 +∆pb5 =32625+46980+63945+13050+27188 =183788 N/m Áp suất bơm cần cung cấp cho hệ thống P= 16000000 + ∆pa +∆pb = 16000000+235990,97 +183788= 16419778,97 N/m2 Tính cơng suất bơm Lưu lượng thực bơm Qb=3,6.10-3 m3/s =216 l/phut Áp suất cần thiết bơm P= 16419778,97 N/m 39  Công suất thủy lực : Ntl = P Qb=16419778,97.3,6 10-3=59111,2 W Công suất thực bơm : Nb = N tl 59111,2 = = 66208,78 W= 66,20878 KW  ck Q 0,96.0,93  Chọn bơm piston công nghiệp cao áp PV063 có cơng suất N=70.1 KW Áp suất bơm cung cấp cho hệ thống P=35mpa (trang 25_tài liệu [8]) KẾT LUẬN Dưới hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo TS.Phan Thành Long, em hoàn thành xong đồ án môn học Đồ án cho em biết thêm nhiều kiến thức môn học, nguyên lý làm việc máy, thiết kế tính tốn Đồng thời, đồ án giúp em củng cố kiến thức môn học trước kỹ vẽ Autocad Khơng thế, đồ án cịn giúp em định hướng phần công việc tương lai sau tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy giúp em hoàn thành đồ án 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO TL [1] “Máy làm đất”, Phạm Hữu Đỗng, Hoa Văn Ngủ , Lưu Bá Thuận , Nhà xuất Xây Dựng 2004 TL[2] Bài tập Thủy lực Máy thủy lực –Ngơ Vĩ Châu,Nguyển Phước Hồng TL[3] https://daunhothanoi.com/gs-hydro-xw-32-46-68-100 TL[4] thiet-ke-he-thong-truyen-dan-thuy-luc.pdf TL[5] Giáo trình Kỹ thuật Thủy khí – Hồng Đức Liên –Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội TL[6] Sách thủy lực máy thủy lực- Nguyễn Phước Hoàng,Phạm Đức Nhân,Nguyễn Thạch Tân TL[7] https://sites.google.com/site/nhietlanhcn/he-thong-co-dhien-toa-nha/tinh- toan-may-bom-nuoc -ong-nuoc TL[8] Hydraulic Pump and Power Systems Division.pdf 41 ... gầu bào - Máy xúc lật - 1.2.2.2 Phân loại theo hệ thống di chuyển - Máy đào di chuyển bánh xích - Máy đào di chuyển bánh phao - Máy đào di chuyển tự bước - 1.2.2.3 Phân loại theo dung tích gầu... cản di chuyển hai trường hợp, ta thấy lực cản di chuyển trường hợp thứ lớn Vậy lực cản di chuyển tính tốn bằng: Wdc = 71,25 (kN) Chọn tỷ số truyền i = 20 (tỷ số truyền hộp giảm tốc) Tốc độ di. .. 20*106*7.38*10-4 = 14760 W Di? ??n tích xianh Lưu lượng dầu ( l/s ) Xilanh ( mm ) Xilanh cần 92 0.738 Xilanh tay cần 90 1.272 Xilanh quay gầu 80 0.558 -Tính lực cản di chuyển Với cấu di chuyển bánh xích,