đồ án thiết kế máy san đất

Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
Lời nói đầu………………………………………………………… 4
Chương I. Giới thiệu tổng quan về máy san ………… 5
1.1 Tình hình sử dụng máy xây dựng – xếp dỡ ở việt nam
những năm gần đây ……………………………… 5
1.2 Công tác làm đất ……………………………………………… 6
1.2.1 ý nghĩa của việc cơ khí hoá xây dựng …………………… 6
1.2.2 Lên khung kế hoạch làm đất …………………………… 7
1.2.3 Lựa chọn thiết bị làm đất ……………………………… 8
1.2.4 Hiệu quả của việc sử dụng thiết bị phổ thông
và tiêu chuẩn………………………………………… 9
1.3 Giới thiệu về máy san ………………………………………… 10
1.3.1 Công dụng ………………………………………………. 10
1.3.2 Phân loại máy san………………………………………. 10
1.3.3 Cấu tạo chung của máy san…………………………… 11
1.3.4 Cấu tạo một số bộ phận của máy san………………… 13
1.3.5 Một số thao tác của máy san…………………………… 15
Chương 2. Tính toán thiết kế tổng thể máy san …… 18
2.1. Chọn máy cơ sở ……………………….……………………. ….18
2.2 Xác định các thông số cơ bản của máy san và bàn san……… 20
2.2.1 Xác định các thông số cơ bản của bàn san…………….…. 20
2.2.2 Xác định các thông số cơ bản của máy san………………. 23
2.3 Tổng trở lực cản của máy san khi san đất……………………… 27
2.3.1 Lực cản cắt đất W1……………………………………… 27
2.3.2 Lực cản di chuyển khối đất lăn trước bàn san W2……… 28
2.3.3 Lực cản do đất cuộn lên phía trên bàn san tạo ra W3……. 28
2.3.4 Lực cản do đất trượt dọc bàn bàn san tạo ra W4……… 29
2.3.5 Lực cản di chuyển máy W5………………………………. 29
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 1 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
2.4 Xác định công suất của máy san……………………………… 29

2.4.1 Xác định công suất của máy khi san đất………………… 29
2.4.2 Xác định công suất của máy san
trong quá trình di chuyển…………………………… 30
2.5 Năng suất máy san…………………………………………. 31
2.5.1 Khi cắt đất và vận chuyển đất, năng suất
thực tế của máy san được tính như sau……………………… 31
2.5.2 Khi san phẳng………………………………………… 32
Chương 3. Tính toán, thiết kế một số chi tiết
của máy san …………………………………………… 33
3.1 Tính toán các thông số cơ bản của máy san ………………… 33
3.2 Tính toán các lực tác dụng lên máy san…………………… 35
3.3 Tính toán các lực tác dụng lên khung chính của máy san … 37
3.3.1 Vị trí thứ nhất…………………………………………. 37
3.3.2 Vị trí thứ hai………………………………………… 43
3.4 Tính sức bền khung chính của máy san……………………. 50
3.4.1 Vị trí tính toán thứ nhất……………………………… 50
3.4.2 Vị trí tính toán thứ hai……………………………… 58
3.5 Xác định lực tác dụng lên khung treo bàn san ( khung kéo )… 64
3.6 Tính sức bền khung treo bàn san ( khung kéo )……………… 68
3.7 Tính sức bền bàn san………………………………………… 70
3.8 Ổn định ngang của máy san…………………………………. 74
3.8.1 Tính ổng định ngang của máy san khi làm việc………… 74
3.8.2 Tính ổng định ngang của máy san khi di chuyển………. 77
3.8.3 Xác định góc nghiêng ngang giới hạn của mặt đường
mà trên đó máy san đảm bảo độ ổn định khi di chuyển………… 78
Chương 4. Tính toán hệ thống thủy lực máy san…… 79
4.1 Khái quát về hệ thống truyền động thủy lực……………… 79
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 2 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
4.2 Tính toán xilanh thủy lực nâng hạ lưỡi san………………… 79

4.3Tính tóan cơ cấu quay bàn san……………………………… 82
4.4 Tính tóan cơ cấu nghiêng bánh xe dẫn hướng………………… 84
4.5 Sơ đồ thủy lực của máy san…………………………………. 87
Chương 5. Quy trình công nghệ chế tạo
lưỡi cắt chính ……………………………….………… 88
5.1 Phân tích tính năng sử dụng và điều kiện làm việc cả lưỡi cắt… 88
5.2 Quy trình công nghệ gia công lưỡi cắt chính………………. 88
5.2.1 Chọn vật liệu…………………………………………. 88
5.2.2 Lựa chọn phương pháp chế tạo……………………… 89
5.2.3 Quy trình chế tao…………………………………… 91
Chương 6. Các quy định về an toàn
khi sử dụng máy san ………………………………… 98
6.1 Thông tin an toàn tổng quát……………………………… 98
6.2. Các lưu ý về an toàn……………………………………… 99
6.3. An toàn trước khi khởi động………………………………. 103
6 .4. An toàn khi vận hành……………………………………… 105
6 .5. An toàn trong kiểm tra và sửa chữa………………………. 107
6 .6. An toàn cho ắc qui……………………………………… 110
6 .7 Các vận hành bị cấm……………………………………… 111
6 .8. Công tác an toàn cuối ca làm việc……………………… 111
Tài liệu tham khảo……………………………………… 113

LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Trong quá
trình phát triển đất nước thì việc xây dựng cơ sở hạ tầng có ý nghĩa hết sức quan
trọng. Gắn liền với nó là sự phát triển không ngừng của máy móc trang thiết bị,
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 3 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
trong đó máy xây dựng & xếp dỡ chiếm một vị thế rất quan trọng và không thể
thiếu trong trong các công trình trọng yếu của đất nước. Hiện nay số lượng máy

xây dựng & xếp dỡ đã và đang được nhập về nước ta ngày càng nhiều về cả số
lượng, chất lượng củng như chủng loại của nhiều nước trên thế giới.
Hiện nay số lượng và chủng loại máy làm đất ở nứoc ta là rất lớn, có rất
nhiều máy hiện đại, cho năng suất và hiệu quả làm việc cao. Tuy nhiên việc tìm
hiểu và nghiên cứu nó để bảo dưỡng, sữa chữa và đặc biệt là chế tạo gặp không ít
khó khăn.
Trong quá trình học tập em được bộ môn giao đề tài tốt nghiệp về máy san
với nội dung: “ Tính toán thiết kế máy san có trọng lượng G
m
=14 tấn”.
Trong quá trình thực hiện đề tài này, được sự giúp đỡ tận tình của Thầy Lê
Toàn Thắng cùng các thầy cô trong bộ môn máy Máy Xây Dựng & Xếp Dỡ
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải 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 trình độ còn hạn chế, đồ án của em
khó tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo giúp đỡ của các
thầy cô trong bộ môn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô giáo trong
bộ môn máy xây dựng & xếp dỡ đã tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án
này.
Tp Hồ Chí Minh, Ngày 05 tháng 5 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Đào Xuân Thành
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH TRANG BỊ VÀ SỬ DỤNG MÁY SAN Ở
VIỆT NAM
1.1 Tình hình sử dụng máy xây dựng – xếp dỡ ở Việt Nam những năm gần đây
Những năm gần đây mức độ cơ giới hóa trong lĩnh vực thi công và xếp dỡ ở
nước ta ngày càng tăng. Tỷ lệ trang thiết bị cơ giới tính trên đầu người và khối
lượng khai thác có thể sánh ngang với nhiều nước trong khu vực với số lượng

SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 4 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
40.000 chiếc và tổng công suất khoảng trên 2,5 triệu KW bao gồm 350 chủng loại
của nhiều nước sản xuất ( khoảng 24 nước ). Các loại máy móc, thiết bị này có thể
phân thành các nhóm sau:
- Máy làm đất 16,3%
- Máy thi công chuyên dùng 24,5%
- Máy vận chuyển ngang 31,6%
- Máy vận chuyển cao 7,8%
- Máy làm đá, ép khí 3,8%
- Máy thi công các việc khác 16,2%
Như vậy với thống kê trên thì máy làm đất chiếm tỷ lệ không nhỏ trong tổng
số thiết bị ( khoảng 6520 chiếc, đây là số liệu năm 1993 ). Máy làm đất đóng góp
một vai trò to lớn trong việc xây dựng các công trình lớn nhỏ trên cả nước và thực
tế khó có một công trình lớn nhỏ nào lại thiếu vắng được các máy làm đất. Tuy vậy
do việc đưa vào khai thác chưa đúng nên hiệu quả không cao ngoài ra có một số
máy móc đã cũ, hỏng hoặc lỗi thời do đó nhu cầu về sửa chữa, thay thế và thiết kế
các chi tiết để đảm bảo vận hành máy cũng đang đòi hỏi mức độ cao để phù hợp với
thực trạng của trang thiết bị.
Trong nhóm máy làm đất bao gồm các loại máy sau:
+ Máy đào: bao gồm các máy xúc thuận, nghịch, máy xúc gầu ngoạm, gầu
quăng (loại này hoạt động ở những nơi ngập nước hoặc các điểm khai thác cát sỏi
ven sông).
+ Máy ủi: gồm có máy ủi thường và máy ủi vạn năng.
+ Máy lu: gồm nhiều loại như: lu tỉnh, lu rung, bánh lốp (dùng cho mặt
đường ), lu chân cừu
+ Máy cạp (máy xúc chuyển).
+ Máy san (tự hành, không tự hành)…
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 5 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn

1.2 Công tác làm đất
1.2.1 Ý nghĩa của việc cơ khí hoá xây dựng
Hiện nay các máy móc thiết bị đã được sử dụng trong công tác xây dựng,
công việc và máy móc đã có một mối liên hệ rất chặt chẽ. ý nghĩa của việc cơ khí
hoá xây dựng được thể hiện trong các vấn đề sau:
(1) Để thực hiện công việc ngoài việc sử dụng sức người.
(2) Để giảm giá thành.
(3) Để giảm thời gian.
(4) Để đồng đều hoá được chất lượng công trình.
Như đề cập ở trên, trong công tác xây dựng lợi ích của việc cơ khí hoá là rất
lớn, nhưng mặt khác, sai sót trong việc điều khiển cũng gây ra những mất mát
đáng kể. Vì vậy các kỹ sư hiện trường cần phải có kiến thức, có kinh nghiệm và
phải có phương pháp điều khiển thiết bị phù hợp với hiện trường.
Lợi ích của việc cơ khí hoá là:
(1) Có thể có nhiều hoạt động với qui mô lớn.
(2) Giảm thời gian làm việc.
(3) Phát triển tính đồng đều.
(4) Tạo được đơn vị hoạt động lớn.
(5) Giảm sức lao động.
(6) Giảm lao động năng nhọc hoặc thất thoát công việc.
(7) An toàn trong vận hành được cải thiện.
Bất lợi của cơ khí hoá là:
(1) Cần vốn lớn để sở hữu thiết bị.
(2) Tăng công tác quản lý máy móc thiết bị.
(3) Có nhiều vấn đề đối với công tác đào tạo và giữ đúng công tác vận
hành.
(4) Phải cố gắng để giữ vững việc điều khiển cơ khí hoá.
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 6 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
Như vậy, cần phải lựa chọn và quản lý tốt các thiết bị để thực hiện thành

công công tác cơ khí hoá trong xây dựng.
1.2.2 Lên khung kế hoạch làm đất.
Nhìn chung, đầu tiên qui trình của kế hoạch làm đất được phác thảo toàn bộ
quá trình cho đến thời gian hoàn thành, và kết thúc bằng việc điều chỉnh kế hoạch,
phác thảo tuỳ theo điều kiện của một vài quá trình.
Đối với công tác làm đường, kế hoạch làm đất được thực hiện theo các qui
trình chung như sau:
(1) Nắm được đặc tính của công việc và điều kiện hiện trường theo các tài
liệu thiết kế và kết quả khảo sát hiện trường.
(2) Tính toán được khối lượng đất phân phối hợp lý dựa trên diện tích đào,
đắp và khối lượng công việc v.v
(3) Quyết định được khối lượng công tác hợp lý trên cơ sở tính toán đến
lượng đất phân phối và mối liên hệ với các kết cấu khác, công việc khác.
Kiểm tra mối liên hệ của từng quá trình công tác chính.
(4) Lựa chọn phương pháp thi công và thiết bị cho các qui trình thi công
chính.
Lập dự toán chi phí thi công và so sánh với các phương pháp thi công khác
khi lựa chọn phương pháp thi công.
(5) Tính toán khoảng thời gian của các giai đoạn thi công trong cả qúa trình
thi công, tiếp theo phải điều chỉnh một số giai đoạn thi công sao cho chúng nằm
đúng trong khoảng thời gian qui định và cuối cùng ta hoàn chỉnh cả quá trình thi
công.
(6) Thêm vào các quá trình thi công phụ và lập kế hoạch tổng thể.
(7) Xem sửa đổi và điều chỉnh các chi tiết của kế hoạch, xét tổng thể và
hoàn thành kế hoạch này
Lập biểu đồ lịch trình kế hoạch thi công để sử dụng cho công tác điều khiển
thi công.
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 7 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
1.2.3 Lựa chọn thiết bị làm đất

Công tác làm đất thường phải lựa chọn rất nhiều về Phương pháp thi công.
Điều đó có nghĩa là phải tính toán đến rất nhiều yếu tố như điều kiện đất, khu vực
thi công, khoảng cách vận chuyển, khối lượng thi công, điều kiện thời tiết khi thi
công v.v…. sau đó mới lựa chọn thiết bị làm đất.
Các loại công việc
Bảng 1.1
Dọn mặt bằng Máy ủi, máy san, máy cào, máy xúc gầu ngược
Máy xúc gầu ngược, máy ủi có lắp xới, máy phá đá
Máy xúc bánh xích
Đào và chất tải Máy xúc bánh xích
Đào và vận chuyển Máy ủi, máy cạp, may san
Vận chuyển đất Máy ủi, xe tải, băng tải, may san
Lu bánh lốp , lu bánh thép, lu rung, lu đầm, máy đầm rung , máy đầm
Máy xúc gầu nghịch , máy ủi
Thi công đường đá răm Máy san
Thi công mặt bằng nghiêng Máy xúc gầu ngược , máy san
Máy khoan, búa đập đá
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 8 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
1.2.4 Hiệu quả của việc sử dụng thiết bị phổ thông và tiêu chuẩn
Nhìn chung, các máy móc thiết bị có công suất lớn thì sẽ có chi phí thi công
thấp. Tuy nhiên lại không thường xuyên sử dụng hết khả năng của các máy móc
công suất lớn này.
Ngoài ra phải có các chi phí lớn cho việc vận chuyển, tháo lắp chúng và
việc sửa chữa hoặc máy không làm việc cũng gây ra thất thoát lớn hơn. Vì vậy kết
quả sẽ là không kinh tế.
Những lý do trên cũng cần phải được tính toán khi chế tạo những thiết bị
đặc biệt.
Vì vậy nói chung các thiết bị thông thường hoặc tiêu chuẩn hầu hết đều
mang lại lợi ích cao hơn cả về mặt kinh tế và kỹ thuật.

Các lý do để sử dụng các thiết bị thông thường hoặc tiêu chuẩn là:
1. Có được chúng dễ hơn và nhanh hơn.
2. Có thể sử dụng chúng một cách hiệu quả không chỉ cho một công trình.
3. Các phụ tùng để sửa chữa và thay thế dễ mua và kinh tế.
4. Khi không sử dụng nữa chúng có thể dễ dàng được thanh lý với giá phải
chăng
1.3 Giới thiệu về máy san:
1.3.1 Công dụng:
Máy san được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả trong việc san bằng và tạo
hình nền móng công trình như nền đường, sân bay, bến cảng…
Ngoài ra còn được sử dụng trong các công việc:
- Đào đắp nền đường thấp, ít dốc.
- Đào cỏ, xới đất (dùng bộ răng sới) hoặc ủi đất (bằng bộ lưỡi ủi).
- San ủi, trộn cấp phối, đá răm, sỏi, cát
- Đào rãnh thoát nước, bạt ta luy
Với máy san thì chức năng đào đất, ủi đất yếu hơn máy ủi và máy đào, do đó
đối tượng thi công chính của máy là đất loại I, II, III. Nhưng chủ yếu chỉ là đất loại
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 9 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
I và loại II. Cự ly san đất hiệu quả nhất phải lớn hơn 500m, còn khi ủi đất cự ly làm
việc của máy không nên vượt quá 30m.
1.3.2 Phân loại máy san:
Máy san được phân loại theo khả năng di chuyển gồm máy san không tự
hành và máy san tự hành.
+ Máy san không tự hành ngày nay không sử dụng.
+ Máy san tự hành có các thiết bị điều chỉnh bộ công tác bằng cơ khí hoặc
thủy lực và nó được sử dụng nhiều vì có tính cơ động cao (gần như ô tô) và nhất là
lưỡi san có những thao tác linh hoạt thích hợp với các điều kiện làm việc và theo ý
muốn của người điều khiển.
+ Trong máy san tự hành được phân loại theo công suất của động cơ và trọng

lượng của máy:
- Loại nhẹ có công suất động cơ khoảng 63 mã lực và có trọng lượng máy
khoảng 9 tấn.
- Loại trung bình tới 100 mã lực và nặng 13 tấn.
- Loại nặng có công suất 160 mã lực: 19 tấn.
- Loại rất nặng - trên 160 mã lực: 19 tấn.
Ngày nay loại máy san tự hành điều khiển bằng thủy lực rất phù hợp với các
công trình xây dựng, giao thông, thủy lợi Loại máy này có những ưu điểm so với
loại truyền động cơ khí ở chỗ cho tính cơ động cao, điều khiển chính xác, linh hoạt,
kết cấu gọn, trọng lượng nhỏ, năng suất các điều kiện khác nhau hoàn toàn như
nhau. Một số máy san hiện đại đã được cải thiện trang bị hệ thống truyền động thủy
lực trong cơ cấu di chuyển, do vậy đã cải thiện được tính năng hoạt động của máy.
Ở những công trình có khối lượng san lớn với nhiều loại đất khác nhau nếu sử dụng
máy san gắn bộ răng xới thì hiệu quả sử dụng cao. Ngược lại để thích hợp với
những công trình có công tác thi công nền móng phức tạp, đa dạng như vừa đào
đắp, vừa san ủi thì máy san lại lắp thêm bộ công tác ủi ở phía trước. Nói chung để
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 10 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
phù hợp với các loại công việc và điều kiện thi công nên có các trang thiết bị đồng
thời như: san, ủi, xới.
1.3.3 Cấu tạo chung của máy san:
Hình dáng chung của máy san ( trong bản vẽ tổng thể ): Đầu máy và buồng
điều khển đặt ở phía sau. Máy được trang bị bộ di chuyển bánh hơi. Hai trục bánh
phía sau được nhận động lực từ động cơ thông qua bộ truyền động cơ khí hoặc thủy
lực trung gian, hai bánh trước làm nhiệm vụ dẫn hướng và thường được cấu tạo sao
cho có thể điều khiển được mặt phẳng bánh nghiêng góc khác H/2 so với mặt nền.
Nhờ vậy máy có thể làm việc ổn định ngay cả trên sườn dốc. Đầu máy phía sau và
hệ thống bánh phía trước được liên kết với nhau bằng khung chính, trên khung
chính gá các bộ công tác và bộ phận điều khiển nó. Bộ phận chính của thiết bị công
tác là lưỡi san, lưỡi san làm việc linh hoạt hơn lưỡi ủi. Từ buồng lái thông qua hệ

thống thủy lực để điều khiển các động tác sau:
- Nâng hạ lưỡi san
- Đưa lưỡi san sang hai bên của máy.
- Quay lưỡi để có góc san ϕ ( góc chiều dọc so với trục máy ).
- Dúi lệch một đầu lưỡi san xuống nền ( bên phải hoặc trái ).
Sơ đồ cấu tạo của máy san:
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 11 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
Hình 1.1 sơ đồ cấu tạo tổng thể của máy san tự hành
1 – Hàng lưỡi xới ; 2 – Xi lanh kéo đẩy ; 3, 6 –Trục lái hướng ;
4– Khung đẩy ; 5 - Đôi xilanh nâng hạ lưỡi san ; 7 – Ca bin ; 8 - Đầu máy ; 9 –
Bánh chủ động ; 10,13 – Hộp giảm tốc ; 11 – Hộp Balance ;
12 – Khớp nối ; 14 – Lưỡi san ; 15 – Mâm xoay ; 16 –Khung nghiêng hạ
lưỡi san ; 17 – Khớp cầu ; 18 – Bánh lốp trước( bánh dẫn hướng)
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 12 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
1.3.4 Cấu tạo một số bộ phận của máy san:
a) Động cơ: Động cơ được đặt ở phía sau gồm có:
- Động cơ.
- Ly hợp.
- Hộp số.
- Hệ thống truyền động.
+ Tất cả các máy san đều sử dụng 4 bánh sau là chủ động còn hai bánh trước
dẫn hướng. Song ngày nay người ta đã chế tạo một số máy san có công suất truyền
tới 2 bánh trước.
b) Khung chính: Khung chính là bộ phận chịu đựng mọi sự kích thích như: sức oằn,
sức vặn và dùng để lắp ghép các chi tiết với nhau.
Có hai loại khung chính là loại làm bằng thép ống và loại làm bằng thép hộp,
tuy nhiên cả hai loại này đều làm việc tốt.
Khung chính thường là khung chính cứng nhưng hiện nay để tiện cho việc di

chuyển vào đường cong có bán kính nhỏ và thi công ở những địa hình phức tạp đòi
hỏi kỹ thuật cao, người ta đã chế tạo ra loại máy san có khung mềm để đáp ứng cho
mọi địa hình thi công và di chuyển máy.
Cấu tạo khung chính:
Hình 1.2 Cấu tạo khung chính
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 13 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
c) Khung kéo
- Khung kéo được lắp với khung chính bởi một khớp cầu và các khâu nối
tiếp.
- Khung kéo dùng để kéo mâm quay và lưỡi có hai loại khung kéo thường
gặp đó là:
+ Khung kéo hình chữ "Y" làm bằng thép hộp.
+ Loại khung kéo hình chữ "T" làm bằng thép ống.
Trong đó: loại chữ "Y" chắc chắn vì có 4 điểm lắp ghép với mâm quay còn
loại chữ "T" có lợi là quan sát lưỡi san rõ hơn.
d) Mâm quay và lưỡi
Mâm quay làm khung di động cho lưỡi san, nhờ có nó mà lưỡi san đặt được
nhiều vị trí khác nhau và xoay tròn.
Lưỡi được cấu tạo gồm hai phần:
1) Bàn lưỡi.
2) Lưỡi cắt.
Lưỡi cắt được lắp với bàn lưỡi bằng bu lông đầu chìm, lưỡi cắt có thể chuyển
từ bên này sang bên kia và thay thế khi mòn.
- Lưỡi san được lắp với mâm quay bằng tấm tá để điều khiển chỉnh góc cắt.
Bộ công tác máy san:
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 14 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
3
2

1
Hình 1.3 Cấu tạo bộ công tác của máy san
1 – lưỡi san; 2 – Mâm quay; 3 – Khung kéo
1.3.5 Một số thao tác của máy san:
a) Quay lưỡi cắt để có góc trong mặt phẳng ngang các góc từ 90
0
÷ 180
0
.
b) Tạo lưỡi san có góc cắt δ để cắt đất được sâu
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 15 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
c) Tạo lưỡi nghiêng một bên góc β để bạt ta luy
d) Máy san xới đất:
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 16 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY SAN
TỰ HÀNH, TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC THEO MÁY MẪU
2.1. CHỌN MÁY CƠ SỞ LÀ MÁY CATERPILAR-120M
Máy san caterpilar-120M là do Mỹ chế tạo, loại bánh hơi, kiểu 1x2x3, tức là:
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 17 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
1 Trục lái.
2 Trục chủ động.
3 Tổng số trục
Có G =14093 Kg
Từ trọng lượng này ta có các thông số của máy dựa theo các công thức tính
toán.
Thông số chung
Kích thước vận chuyển

Động cơ
Hệ thống thuỷ lực
Hệ thống truyền lực
Bộ di chuyển
Lưỡi san
2.2 Xác định các thông số cơ bản của máy san và bàn san:
2.2.1 Xác định các thông số cơ bản của bàn san:
Chiều cao của bàn san H được xác định bằng phương pháp dựng hình dựa vào
diện tích tiết diện của phôi cắt F sau một lần san và góc chảy tự nhiên của đất
γ
, theo công thức:
H=
γ
tgF
×
F là diện tích tiết diện của phôi cắt sau một lần san được xác định theo công
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 18 LỚP: CGH XDGT K49
Trọng lượng hoạt động 14093 kg
Dài 9889 mm
Rộng 2481 mm
Cao 3278 mm
Mã hiệu Cat C 6.6 ACERT
Hãng sản xuất Caterpillar
Công suất bánh đà 103 kW
Tốc độ động cơ khi không tải 2000 Vòng/phút
Mô men xoắn lớn nhất 859 N.m
Số xi lanh 6
Đường kính xi lanh 105 mm
Hành trình pit tông 125 mm
Dung tích buồng đốt 6600 cm3

Kiểu bơm thuỷ lực Pít tông hướng trục thay đổi lưu lượng
Áp suất làm việc của hệ thống 24.1 Mpa
Lưu lượng 151 Lit/phút
Hộp số 8 số tiến, 6 số lùi
Tốc độ di chuyển tiến 44.5 km/h
Tốc độ di chuyển lùi 37.8 km/h
Khả năng leo dốc Độ
Kiểu lốp
Chiều dài 3668 mm
Chiều cao 610 mm
Chiều cao nâng lưỡi san lớn nhất 427 mm
Chiều sâu cắt đất lớn nhất 720 mm
Góc lệch lưỡi san lớn nhất 90 Độ
Khoảng lệch sang phải của lưỡi san 1905 mm
Khoảng lệch sang trái của lưỡi san 1742 mm
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
thức:
F = Pk/k
Trong đó:
Pk – Lực kéo tiếp tuyến của máy, được xác định theo điều kiện bám:
Pk = ( 0,7
÷
0,73 )
ϕ
Gb =( 0,7
÷
0,73 )
ϕ
KoG
Gb- trọng lượng bám của máy san

G- trọng lượng chung của máy san
ϕ
- Hệ số bám của bánh xe chủ động,
ϕ
= 0,45
Ko- Hệ số phân bố trọng lượng bám trên các bánh xe chủ động, phụ thuộc
vào công thức trục bánh xe.
Với máy san có công thức trục là 1
×
2
×
3 thì Ko = 0,7

⇒
Pk = ( 0,7
÷
0,73 )
×
0,45
×
0,7
×
14093 =(3108
÷
3241) kG
k- Hệ số cản đào và tích đất hay còn gọi là lực cản đào riêng, thường
k=(20.000
÷
24.000) kG/
2

m
, Chọn k = 24.000 kG/
2
m
⇒
F=
24000
3241
=0,134
2
m
H=
γ
tg
×
134,0
= 0,610 m = 610 mm
Với
γ
= (65
÷
75)
o
 Chiều dài của bàn san L, phụ thuộc vào chiều cao H và chiều sâu cắt h sau một lần
san. Quan hệ giữa 3 thông số này được biểu diễn bằng công thức kinh nghiệm:
H = (0,6
÷
0,68)
hL
×

Với h = 25
÷
30 cm, Lấy h = 25 cm
⇒
L = 3219
÷
4134 mm
Chọn L =3668 mm
 Lưỡi san hợp lý có dạng cong đều có bán kính R.
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 19 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
δ
sin2
H
R
=
Trong đó:
H: Chiều cao lưỡi san
δ - Góc cắt đất của dao cắt, phụ thuộc tính chất công việc
Bảng giá trị góc cắt của dao cắt phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất
o
0
ϕ
10
÷
15 20 25 30 40
o
δ
50
÷

55 40
÷
45 35
÷
40 30
÷
35 25
Góc cắt hợp lý nhất của dao cắt đất trong máy san thường là δ = (35
÷
40)
0

Chọn δ = 40
0
5,474
sin2
610
40
0
==R
Lấy R = 475 mm

H
0
R
Dạng hình học lưỡi san
3668
610
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 20 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn

Hình 2.1 Sơ đồ biểu diễn các thông số cơ bản của bàn san
2.2.2 Xác định các thông số cơ bản của máy san:
a) Xác định các kích thước cơ bản của máy san:
L
,
l
0
L
o
L
o
,
B
o
d
D
Hình 2.2 Sơ đồ biểu diễn các kích thước cơ bản của máy san
 Khoảng cách Lo’ giữa trục bánh xe trước và đường tâm balăng cân bằng của các
bánh xe chủ động ở máy san ba trục phải đảm bao sao cho bàn san có thể quay toàn
vòng trong mặt phẳng ngang. Để thỏa mãn điều đó, khoảng cách nhỏ nhất Lo min
giữa trục của bánh xe trước và trục các bánh xe sau được xác định theo công thức:
Lo min = D +
∆+−
2
2
0
2
BL
D - đường kính bánh xe, D = 1000 mm
L – Chiều dài bàn san L = 3668 mm

∆
- Khe hở nhỏ nhất giữ bàn san và các bánh xe khi bàn san quay toàn vòng
trong mặt phẳng ngang, thường
∆
=50
÷
60 mm, Lấy
∆
=60 mm
Bo – Khoảng cách giữa hai bánh xe, Bo = 2115 mm
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 21 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
⇒
Lo min =1000+
60221153668
22
×+−
⇒
Lo min = 4117 mm
 Khoảng cách Lo’ giữa trục bánh xe trước và đường tâm balăng cân bằng của các
bánh xe chủ động ở máy san ba trục sẽ là:
Lo’ = Lo+D/2+
∆
’/2 = 4647 mm
Lấy Lo’ = 5915 mm
 Khoảng cách giữa tâm của 2 bánh xe (bên phải và bên trái) Bo phải thỏa mãn:
Bo >
1
l

+d
1
l
- Chiều rộng của vết đào ứng với góc quay nhỏ nhất của bàn san trong mặt
phẳng ngang(
min
α
=
o
30
)

1
l
= Lsin
α
= 3668sin30=1834 mm
Với
α
là góc nghiêng của bàn san so với trục dọc của máy( góc quay của bàn san
trong mặt phẳng ngang ).
b) Xác định các thông số động học của máy san
Với máy san có công thức trục là 1
×
2
×
3 đang được sử dụng phổ biến
nhất hiện nay thì các thông số động học cơ bản của nó có thể được xác định
như sau:
 Trọng lượng chung của máy san là G = 14093 Kg

 Trong lượng phân bố trên trục trước của máy san là:
G1 = (0,3
÷
0,35)G
=(4228 ÷4933) Kg
Lấy G1 = 4228Kg
 Trọng lượng phân bố trên trục sau của máy là G2
G2 = (0,77
÷
1,23)(500 + 58N), Kg
G2 = (0,77
÷
1,23)(500 + 58.140)
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 22 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
=( 6637÷10602) Kg
Lấy G2 = 9865 Kg
 Phản lực của đất P2 theo phương thẳng đứng tác dụng lên dao cắt
P2 = (0,7
÷
1,3).50N, daN
Trong đó N là công suất của máy cơ sở, mã lực
Ta có: N = 103 kW = 140 mã lực( 1kW=1,36 mã lực)
⇒
P2 =(4900
÷
9100) daN= (49
÷
91) kN
 Ngoài các thông số trên còn có một thông số rất quan trọng, quyết định khả năng di

chuyển của máy san trong khi làm việc và có ảnh hưởng đến sự chuyển động ổn
định củng như năng suất của máy. Đó là trọng lượng bám của máy Gb
Trọng lượng bám của máy san ở trạng thái không làm việc và trong lượng
chung của máy có mối quan hệ sau:
Gb = Ko.G.cos
α
α
- Góc nghiêng so với phương ngang của nặt đất nơi máy san đang làm
việc hoặc di chuyển không tải, thường
α
= (10
÷
15 )độ
⇒
Gb = 0,7.14093.cos
α
= 9865 kG
G
G
1
G
2
P
2
L'
0
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 23 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn
Hình 2.3 Sơ đồ xác định tải trọng tác dụng lên các trục của máy san 1
×

2
×
3
Bảng công thức xác định tải trọng phân bố trên trục các bánh xe của máy san
Công thức trục
máy san
Tải trọng trên các trục khi có P2 Trọng lượng bám khi
không có P2
Trọng lượng bám khi có P2
1
×
2
×
3
0
122
2

l
lPlG
G
±
=
221
PGGG
±−=
0
2
.
l

lG
G
b
=
0
122

l
lPlG
G
b
±
=
1
×
1
×
2
0
122
2

l
lPlG
G
±
=
221
PGGG
±−=

0
2
.
l
lG
G
b
=
0
122

l
lPlG
G
b
±
=
1
×
3
×
3
0
122
2

l
lPlG
G
±

=
221
PGGG
±−=
GG
b
=
2
PGG
b
±=
2
×
2
×
2
0
122
2

l
lPlG
G
±
=
221
PGGG
±−=
GG
b

=
2
PGG
b
±=
 Xác định số lần san tối ưu n:
n =
GK
mFk
P
mFk
bam
ϕ
0
=
Trong đó :
m- Hệ số tính đến sự không đồng đều của tiết diện phôi cắt qua những lần
san và sự giảm trọng lượng bám do phản lực tác dụng lên dao cắt, thường m=1,25 -
1,50
F- Diện tích tiết diên ngang của phôi cắt trong một lần san
F= 0,134 m2=1340 cm
2
k- Hệ số lực cản đào tính toán, thường k= (20- 24) N/cm2
Ko- Hệ số phân bố trọng lượng bám, Ko= 0,7
ϕ
- Hệ số bám của các bánh xe chủ động với mặt đất,
ϕ
= 0,45- 0,55
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 24 LỚP: CGH XDGT K49
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy san loại 1×2×3 có trọng lượng 14 tấn

G- Trọng lượng của máy san, N
2.3 Tổng trở lực cản của máy san khi san đất:
Khi san đất, máy san muốn di chuyển được thì phải thỏa mãn điều kiện cần
và đủ là:
bamk
PPW
≤≤
∑
Trong đó:
∑
W
- Tổng các lực cản tác dụng lên máy san khi san đất;
k
P
- Lực kéo tiếp tuyến của máy san khi san đất;
bam
P
- Lực bám của các bánh xe chủ động với mặt đất;
Ta đi xác định các lực cản tác dụng lên máy khi san đất:
2.3.1 Lực cản cắt đất W1:
W
1
= k . L. h
Trong đó:
k – Lực cản cắt riêng, phụ thuộc vào cấp đất.
Với đất cấp I thì k= 70 kN/m2, với đất cấp II thi k= 110 kN/m2
L- Chiều dài bàn san, L= 3668 mm = 3,668 m
h- Chiều sâu cắt, h= 25 cm = 0,25 m
W
1

=110 . 3,668 . 0,25 = 101 kN
2.3.2 Lực cản di chuyển khối đất lăn trước bàn san W2
W
2
= V.
.
ρ
)()(
22
iGi
d
±=±
µµ
V- Thể tích khối đất lăn trước bàn san, được xác định theo công thức:
V= K1
γ
tg
HL
2
.
2
L, H- Chiều dài và chiều cao bàn san, m
γ
- Góc chảy tự nhiên của đất ở trước bàn san,
SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 25 LỚP: CGH XDGT K49