(Thuyết minh+Bản vẽ) ĐA Tốt nghiệp: Thiết kế máy đào gầu nghịch và tổ chức thi công công tác đất

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

đồ án tốt nghiệp
********************
họ và tên : phạm ngọc tuyến
lớp : 46Kg
Trờng : Đại học xây dựng - hà nội

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Phần mở đầu: Giới thiệu chung về máy đào gầu nghịch
I, Quá trình phát triển của máy làm đất.
Công nghiệp chế tạo máy nói chung, máy làm đất nói riêng là nền công nghiệp còn
non trẻ và quá trình phát triển của nó đồng hành với quá trình phát triển của các ngành khoa
học và công nghiệp của loài ngời.
1


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

Bức tranh tổng thể của ngành chế tạo máy làm đất có thể chia thành các giai đoạn
chính:
1, Giai đoạn 1: Thế kỷ XVI đến thế kỷ XVIII
Xuất hiện những phơng tiện cơ giới và cơ giới hoá đầu tiên dùng trong khâu làm đất,
động lực dùng trên các phơng tiện cơ giới lúc đó chủ yếu là sức ngời, sức ngựa và bớc đầu
dùng động cơ hơi nớc. Loài ngời đã chế tạo và sử dụng máy xúc một gầu q = 0,75 m 3 đầu
tiên.
2, Giai đoạn 2: Thế kỷ XIX đến năm 1910

Trong giai đoạn này cùng với sự phát triển các công trình xây dựng lớn, nhất là công
trình xây dựng giao thông, giao thông đờng sắt, xuất hiện máy xúc một gầu quay toàn vòng
3600 chạy trên ray, cùng các loại máy làm đất khác.
3, Giai đoạn 3: Từ sau năm 1910
Khâu làm đất trong công tác xây dựng đã đợc tiến hành cơ giới hoá ở mức độ ngày
càng cao do xuất hiện nhiều loại máy làm đất nh: máy xúc đất quay toàn vòng 360 0, di
chuyển bằng bánh lốp, bánh xích kể cả máy xúc di chuyển bằng thiết bị tự bớc. Đồng thời
để đáp ứng khối lợng công tác đất ngày càng lớn trong xây dựng cơ bản. Nền công nghiệp
đã chế tạo nhiều loại máy làm đất có chức năng, công dụng, kết cấu khác nhau.
Xu hớng phát triển máy làm đất trong giai đoạn này là nâng cao năng suất làm việc,
tăng vận tốc di chuyển máy và vận tốc làm việc; sử dụng vật liệu kim loại, phi kim loại chất
lợng cao để giảm khối lợng riêng của máy, nâng cao độ tin cậy của các chi tiết máy, giảm
thời gian bảo dỡng trong quá trình sử dụng, hoàn thiện các thiết bị động lực và truyền động
cùng các hệ thống khác trên máy, chế tạo các bộ công tác (thiết bị làm việc) thay thế để máy
có thể làm việc ở các điều kiện, chế độ khác nhau (tức là vạn năng hoá máy làm đất) nên
năng suất làm việc của máy ngày càng đợc nâng cao.
Trong những năm gần đây, khối lợng của một số máy làm đất giảm nhẹ đi 20 ữ 30%
nhng công suất máy tăng lên đến 50 ữ 80%. Công suất trang bị trên máy tăng lên kéo theo
hiệu suất làm việc của máy tăng lên. Cũng với việc không ngừng cải tiến, hoàn thiện về
nguyên lý, kết cấu, ngời ta còn sử dụng các bộ phận, các máy cơ sở đợc chế tạo theo tiêu
chuẩn, theo môdun để hoà nhập xu hớng thống nhất hoá, tiêu chuẩn hoá và vạn năng hoá
ngành sản xuất máy làm đất.
II, ý nghĩa cơ giới hoá công tác đất.
Trong xây dựng cơ bản: xây dựng dân dụng, công nghiệp, xây dựng giao thông, xây
dựng thuỷ lợi Đối tợng thi công trớc tiên có khối lợng lớn có thể nói lớn nhất là công
tác đất. Trong các công trình xây dựng, đất là đối tợng đợc xử lý với các phơng pháp, mục
đích khác nhau nhng có thể tập hợp theo các quy trình công nghệ chính: Đào Khai thác,
vận chuyển, đắp, san bằng và đầm chặt. Trong đó, máy đào gầu nghịch thi công chủ yếu ở
khâu Đào Khai thác.
Cơ giới hoá công tác đất có ý nghĩa trọng yếu và đó là vấn đề cấp bách, cần thiết do

khối lợng công việc rất lớn, đòi hỏi nhiều nhân lực, lao động nặng nhọc, ảnh hởng đến tiến
độ thi công và năng suất lao động nói chung.

2


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

Nhiệm vụ chủ yếu của cơ giới hoá là nâng cao năng suất lao động nh V.I. Lênin nói
Năng suất lao động là điều kiện quan trọng và cơ bản nhất để xã hội mới chiến thắng xã hội
cũ
Cơ giới hoá là biện pháp chủ yếu chứ không phải là biện pháp duy nhất nhằm tăng
năng suất lao động.
Năng suất lao động còn có thể tăng lên bằng cách hoàn chỉnh quy trình công nghệ đã
ổn định thì áp dụng cơ giới hoá tiến tới tự động hoá khâu làm đất là biện pháp chủ yếu để
tăng năng suất lao động. Do vậy, có thể rút ra một số ý nghĩa của cơ giới hoá công tác đất:
Cơ giới hoá là bớc đầu tiên và là một trong những biện pháp chủ yếu để tăng năng suất
lao động trong khâu làm đất.
Là biện pháp chính giảm nhẹ cờng độ lao động cho công nhân.
Ngoài ý nghĩa trên, việc cơ giới hoá công tác đất còn góp phần:
Nâng cao chất lợng công trình xây dựng.
Giảm đáng kể diện hoạt động trên công trờng.
Dễ dàng áp dụng tiêu chuẩn hoá, tiến hành công xởng hoá các công đoạn của quá trình
sản xuất, góp phần thực hiện thành công chủ trơng công nghiệp hoá.
Đồng thời áp dụng cơ giới hoá khâu làm đất còn tiền hành đợc các công việc mà lao
động thủ công không làm đợc hoặc khó làm đợc.
Cơ giới hoá khâu làm đất thờng thực hiện bằng các hình thức sau:
Máy và thiết bị cơ khí (Máy xúc, máy cạp, máy nỉ)

Máy và thiết bị thuỷ lực (Súng phun thuỷ lực, tầu hút bùn)
Chất nổ (mìn phá đá)
Dòng điện cao tần, siêu âm (phá tan vỡ đất)
Cơ giới hoá khâu làm đất bằng máy và thiết bị cơ khí (phơng pháp cơ học) là phổ biến
nhất vì tính phổ biến và phổ cập của nó, đồng thời năng lợng tiêu tốn tính cho 1m 3 đất rất
nhỏ chỉ bằng khoảng 0,05 ữ 0,3 KW.h.
Năng lợng tiêu tốn khi dùng phơng pháp thuỷ lực cao hơn nhiều khoảng 0,2 ữ 2
KW.h, có khi còn cao hơn, nh đối với đất chặt lên tới 3 ữ 4 KW.h
Trên các công trình xây dựng, cơ giới hoá khâu làm đất bằng phơng pháp cơ học chiếm
khoảng 80 ữ 85%, bằng phơng pháp thuỷ lực khoảng 7 ữ 8% và dùng chất nổ chỉ 1 ữ 3%,
còn lại là các phơng pháp khác.
3


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

III, Công dụng và phân loại Máy xúc một gầu
1, Công dụng máy xúc một gâu
Máy xúc một gầu chủ yếu dùng để đào và khai thác đất, cát phục vụ công việc xây
dựng cơ sở hạ tầng trong các lĩnh vực: Xây dựng dân dụng và công nghiệp, khai thác mỏ,
xây dựng thuỷ lợi, xây dựng cầu đờngCụ thể, nó có thể phục vụ các công việc sau:
+ Trong xây dựng thuỷ lợi: Đào kênh, mơng; nạo vét sông ngòi, bến cảng, ao, hồ,;
khai thác đất để đắp đập, đắp đê
+ Trong xây dựng cầu đờng: Đào, móng, khai thác đất, cát để đắp đờng; nạo, bạt sờn
đồi để tạo ta luy khi thi công đờng sát sờn núi
+ Trong khai thác mỏ: Bóc lớp đất tẩm thực vật phía trên bề mặt đất; khai thác mỏ lộ
thiên (than, đất sét, cao lanh, đá sau nổ mìn).
+ Trong các lĩnh vực khác: Nhào trộn vật liệu trong các nhà máy hoá chất (phân lân,

cao su,). Khai thác đất cho các nhà máy gạch, sứ,Tiếp liệu cho các trạm trộn bê tông, bê
tông át phanBốc xếp vật liệu trong các ga tầu, bến cảng. Khai thác sỏi, cát ở lòng sông
Ngoài ra, máy cơ sở của máy xúc một gầu có thể lắp các thiết bị thi công khác ngoài
thiết bị gầu xúc nh: cần trục, búa đóng cọc, thiết bị ấn bấc thấm,
2, Phân loại máy xúc một gầu
a, Phân loại theo dạng thiết bị làm việc
+ Máy xúc gầu thuận (gầu ngửa)
-

Dẫn động cơ khí

-

Dẫn động thuỷ lực
Loại máy này thờng làm việc ở nơi cao hơn mặt bằng đứng của máy
+ Máy xúc gầu nghịch (gầu sấp)

-

Dẫn động cơ khí

-

Dẫn động thuỷ lực

Loại máy này thờng làm việc nơi thấp hơn mặt bằng đứng của máy
+ Máy xúc gầu dây (gầu quăng, gầu kéo)
+ Máy xúc gầu ngoạm
-

Dẫn động cơ khí
4


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
-

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

Dẫn động thuỷ lực
+ Máy xúc gầu bào
+ Máy xúc lật (máy bốc xếp)
b, Phân loại theo hệ thống dẫn động của thiết bị làm việc
+ Máy xúc một gầu dẫn động cơ khí (cáp).
+

Máy xúc một gầu dẫn động thuỷ lực

c, Phân loại theo hệ thống di chuyển
+

Máy xúc một gầu di chuyển bằng bánh lốp.

+

Máy xúc một gầu di chuyển bằng xích.

+

Máy xúc một gầu di chuyển bằng bánh sắt chạy trên ray.

+

Máy xúc một gầu di chuyển bằng phao.

+

Máy xúc một gầu di chuyển tự bớc.

d, Phân loại theo động cơ trang bị trên máy
+ Máy xúc một gầu trang bị một động cơ (dẫn động chung).
+ Máy xúc một gầu trang bị nhiều động cơ cùng loại (dẫn động riêng).
+ Máy xúc một gầu trang bị tổ hợp: động cơ Diezel máy phát - động cơ điện.
e, Phân loại theo dung tích gầu xúc
+ Máy xúc một gầu cỡ nhỏ: loại máy có dung tích gầu q < 1,0 m 3.
+ Máy xúc một gầu cỡ trung bình: loại máy có dung tích gầu q = 1,02,0m 3.
+ Máy xúc một gầu cỡ lớn: loại máy có dung tích gầu q > 2,0 m 3.
f, Phân theo công dụng
+ Máy xúc một gầu thông dụng.
+ Máy xúc một gầu chuyên dùng.
IV, Giới thiệu chung về máy xúc gầu nghịch.
5


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

1,Công dụng
Máy xúc gầu nghịch là loại máy đào một gầu, đào đất nơi nền đất thấp hơn mặt bằng

máy đứng. Dùng để đào móng, đào rãnh thoát nớc, lắp đặt đờng cấp thoát nớc, đờng điện
ngầm, cáp điện thoại, Máy xúc gầu nghịch có cơ cấu di chuyển bánh lốp, xích
Máy xúc gầu nghịch trong quá trình làm việc đầu cần có thể hạ thấp hơn so với chân
cần (góc âm). Điều này không có ở máy xúc gầu thuận.
2, Cấu tạo và nguyên lý làm việc.
Sơ đồ kết cấu máy xúc gầu nghịch dẫn động thuỷ lực.
1. Cơ cấu di chuyển; 2. Cơ cấu quay; 3. Bàn quay; 4.Xi lanh nâng hạ cần; 5. Gầu xúc;
6.Xi lanh điều khiển gầu; 7. Tay gầu; 8. Xi lanh điều khiển tay gầu; 9. Cần; 10. Ca
bin; 11. Động cơ và các bộ truyền động; 12. Đối trọng.
Kết cấu của máy gồm hai phần chính: phần máy cơ sở (máy kéo xích) và phần thiết bị
công tác (thiết bị làm việc).
Phần máy cơ sở: Cơ cấu di chuyển (1) chủ yếu di chuyển máy trong công trờng. Nếu
cần di chuyển máy với cự ly lớn phải có thiết bị vận chuyển chuyên dùng. Cơ cấu quay (2)
dùng để thay đổi vị trí của gầu trong mặt phẳng ngang trong quá trình đào và xả đất. Trên
bàn quay (3) ngời ta bố trí động cơ, các bộ truyền động cho các cơ cấuCabin(10)nơi tập
trung cơ cấu điều khiển toàn bộ hoạt động của máy. Đối trọng (12) là bộ phận cân bằng bàn
quay và ổn định của máy.
Phần thiết bị công tác: Cần (9) một đầu đợc lắp khớp trụ với bàn quay còn đầu kia đợc
lắp khớp với tay cầm. Cần đợc nâng lên hạ xuống nhờ xi lanh duỗi đợc nhờ xi lanh (8). Điều
khiển gầu xúc (5) nhờ xi lanh (6). Gầu thờng đợc lắp thêm các răng để làm việc ở nền đất
cứng.
Nguyên lý làm việc:
Máy thờng làm việc ở nền đất thấp hơn mặt bằng đứng của máy (cũng có những trờng
hợp máy làm việc ở nơi cao hơn, nhng nền đất mềm và chỉ có xy lanh quay tay gầu để cắt
đất). Đất đợc xả qua miệng gầu. Máy làm việc theo chu kỳ và trên từng chỗ đứng. Một chu
kỳ làm việc của máy bao gồm những nguyên công sau: Máy đến vị trí làm việc. Đ a gầu vơn
xa máy và hạ xuống, răng gầu tiếp xúc với nền đất. Gầu tiến hành cắt đất và tích đất vào gầu
từ vị trí I đến vị trí II nhờ xi lanh 8 hoặc kết hợp với xi lanh 4.
Quỹ đạo chuyển động của răng gầu trong quá trình cắt đất là một đờng cong.Chiều dày
phoi cắt thông thờng thay đổi từ bé đến lớn. Vị trí II gầu đầy đất và có chiều dày phoi đất

lớn nhất. Đa gầu ra khỏi tầng đào và nâng gầu lên nhờ xi lanh 4. Quay máy về vị trí xả đất
nhờ cơ cấu quay 2. Đất có thể xả thành đống hoặc xả vào thiết bị vận chuyển. Đất đợc xả ra
khỏi miệng gầu nhờ xilanh 6. Quay máy về vị trí làm việc tiếp theo với một chu kỳ hoàn
toàn tơng tự.

6


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

Phần I: Chọn máy
1. Chọn máy đào có dung tích gầu thích hợp
a. Những vấn đề cần lu ý khi lựa chọn máy đào gầu nghịch.
-Nên dùng máy đào bánh xích trong các trờng hợp sau:
+Khối lợng thi công đất tập trung tại một chỗ, không cần di chuyển máy nhiều
+Thi công trên nền đất yếu, máy đào vẫn ổn định khi làm việc và di chuyển.
+Thi công đất đá nhám, nền đất không bằng phẳng, nhiều mấp mô.
-Nên dùng máy đào bánh lốp khi
+Thi công trên nền đất có khả năng chịu tải cao.
+Khối lợng thi công không tập trung, cần phải di chuyển máy trong khi đào.
+Thi công trong thành phố có yêu cầu thờng xuyên di chuyển máy trên mặt đờng.
b. Lựa chọn máy có dung tích gầu thích hợp.
Chọn máy: với cấp đất III là loại đá sét chắc, sét trung bình ẩm hoặc rời, than đá mềm,
= 17,1 ữ 18,6 (KN/m3). Nh vậy, nền đất thi công là nền đất chắc, có khả năng chịu tải cao.
Ta nên chọn loại máy đào bánh lốp. Nh vậy, ta phải thiết kế máy đào gầu nghịch dẫn động
bằng thuỷ lực di chuyển bằng bánh lốp có dung tích gầu q=0,4 (m 3).
Dựa vào các thông số kỹ thuật của máy cơ sở E302 có dung tích gầu q = 0,3 (m 3) cần
phải tính toán các thông số kỹ thuật của máy cơ sở thiết kế có dung tích gầu q = 0,4 (m 3)

dựa vào nguyên tắc đồng dạng. Sau đó sẽ tiến hành thiết kế các thiết bị công tác của máy
thiết kế.
Những số liệu chung:
A- Bán kính quay phần sau thùng xe (mm)

2600

V-Chiều rộng của bàn quay (m)

2350

B- Chiều cao buồng lái (m)

3130

C- Khe hở mặt đờng dới bàn quay (mm)

1340

D- Chiều cao ngỗng trục cần

1435

E- Khoảng cách từ ngỗng trục cần đến trục sau bánh xe (mm) 650
G- Khoảng cách các bánh xe (mm)

2800

3- Chiều cao khoảng cách các bánh trớc (mm)

2042

I - Khe hở mặt đờng (mm)

293
7


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

K- Chiều cao các trục bánh xe (mm)

535

L- Chiều rộng ngoài cùng của máy (mm)

2640

M-Khoảng cách từ trục quay máy xúc đến trục bánh xe sau (mm)

1000

H - Khoảng cách từ trục quay máy xúc đến thành ngoài buồng lái (mm) 1300
O- Chiều dài ngoài cùng của máy theo khung (mm)

3900

Tốc độ quay của bàn quay (vòng/phút):

-Số II

6.43

-Số I

2.79

Độ dốc vợt lớn nhất (độ)

22

Chiếu sáng

Điện

Điều khiển các cơ cấu: Cơ cấu chính

hơi ép

Cơ cấu phụ

tay gạt

Kích thớc lốp (inch)

12x20

áp lực trong lốp (at)

3.5

áp lực trong hệ thống thuỷ lực(kg/cm2) 6.5-7
Máy nén khí

0=39A

Trọng lợng các cụm (kg).
Bàn quay

1137

Giá đặt động cơ

1025

Trục quay chính

70.4

Những con lăn tựa quay

45.4

Hai thanh chống

193.5

Buồng lái

164.9

Vỏ bọc ngoài

267

Đối trọng

352

Hộp số chính

106.6

Cần

335.3
8


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

Tay đẩy

223.7

Gầu xúc

357.4

Thanh chống phía trớc

153.6

Gầu kéo

450

Cần sau

883.5

Gầu ngoạm

817

Cần trớc

1329.2

Hộp số cụm di chuyển

293.6

Khung di chuyển

124.2

Hộp đóng cần trớc

72

Cái nối trục răng

76.2

Phanh an toàn

24.2

Điều khiển quay bánh xe

22.4

Xi lanh quay bánh xe

22.4

Đặc tính động cơ
Kiểu động cơ

Diezel 4 kỳ

Mã lực

35

Công suất danh nghĩa (mã lực)

37

Số vòng quay khi công suất danh nghĩa (vg/ph)

1400

Số xi lanh

4

Đờng kính xi lanh(mm)

00

Tốc độ di chuyển máy xúc(Km/h):
-Số IV 13.1
-Số III 5.66
-Số II 3.1
-Số I 1.3
Hành trình pittong (mm)

130
9


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

Tỷ số nén

17

Thứ tự làm việc các xi lanh

1-3-4-2

Bộ phân phối

van

Nhiên liệu cháy

mazút

Tiêu hao nhiên liệu cho mã lực - giờ

200

Dung tích bình nhiên liệu (l)

120

Hệ thống bôi trơn

liên hợp

Loại dầu bôi trơn

mazút có phụ gia

Hệ thống làm lạnh

cỡng bức nhờ có bơm

Dung tích hệ thống làm lạnh (l)

38

Khởi động động cơ

Động cơ xăng hai kỳ

Bơm nhiên liệu

4 pittông lông giơ

Động cơ điện
Máy phát điện

xoay chiều F - 195 công suất 150W
M_24, quay thuận chiều.

10


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

Hình 2.1 Hình chung máy cơ sở.

- Chọn dung tích gầu:
11


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

+Khối lợng đất cần đào trong năm là 200.000m 3, dựa vào bảng F.2-2 (Sách Tính toán
máy thi công đất)
Khối lợng đất thi công (m3/ năm)

Máy đào với dung tích gầu q(m3)

155.000 ữ 240.000

0,3 ữ 0,65

240.000 ữ 480.000

1,0 ữ 1,9

480.000 ữ 720.000

2,0 ữ 3,0

720.000 ữ 1.200.000

3,2 ữ 6,0

+Vậy với khối lợng đất cần đào trong năm là 200.000m 3 dung tích gầu thích hợp là 0,3
ữ 0,65 m3. Chọn q = 0,4m3.
2. Tính chọn tổ hợp máy đào ôtô hợp lý.
A, Tính tải trọng của ôtô phục vụ cho máy đào
Trọng tải của ôtô làm một bội số nguyên lần của trọng lợng đất trong gầu. Trọng tải
của ôtô đợc xác định theo công thức:

Q = k..q.

Kủ
.
Kt

Trong đó:
-

Q: Trọng tải của ôtô (T)

-

q: Dung tích hình học của gầu

-

Kđ: hệ số làm đầy gầu, Kđ = 0,8

-

Kt: hệ số tơi của đất, với cấp đất III, K t = 1,3

-

: Trọng lợng riêng của đất, với cấp đất III dựa vào bảng (1-5) sách Tính toán
Máy làm đất

-

k: Bội số, là một số nguyên. Thông thờng, S = 1,8 T/m3 để đảm bảo năng suất
lấy k = 8

Từ đó ta có:

Q = 8.0,4.

0,8
.1,8 = 3,5(T)
1,3

b, Số lợng ôtô phục vụ cho 1 máy đào
12


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

n=

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

sd . t .T' ck
+ 1(*)
Q.K' tg

Nsd - Năng suất sử dụng của máy đào(m3/h)
t

- Trọng lợng riêng của đất ở trạng thái tơi (T/m3),

t =


1,8
=
= 1,38 (T/m3)
K t 1,3

T'CK - Thời gian chu kỳ v/c = ôtô (h)
Q - Trọng tải của ôtô (tấn)
Ktg - Hệ số sử dụng thời gian của ôtô, Ktg = 0,8 ữ 0,9.

sd =

3600.q.K d .K tg
Tck . K t

Trong đó:
TCK - Thời gian 1 chu kỳ làm việc của máy đào (s)
q - Dung tích gầu(m3), chọn TCK =17 (s)

Kđ
- Hệ số đầy gầu, phụ thuộc vào loại gầu, cấp và độ ẩm của đất,
với cấp đất III: Kđ = 0,8
Kt - Hệ số tơi của đất, với cấp đất III: K t = 1,3
Ktg - Hệ số sử dụng thời gian của máy, phụ thuộc vào trình độ quản lý và tổ chức thi
công máy, Ktg = 0,9
Từ đó ta có:

sd =

3600.0,4.0,8.0,9
17.1,3

T' ck =

Lủ Lv
+
+ t ủ + 2tq( h)
Vủ Vv

=

47(m 3 / h )

Trong đó:
Lđ , Lv - Chiều dài quãng đờng đi và về (km)

đ ,v - Vận tốc ôtô lúc đi và về (km/h)
13

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

Dựa vào bảng F.2-3 (Sách Tính toán máy thi công đất) với tải trọng của ôtô Q = 3,5(T),
quãng đờng vận chuyển là 2 (km) ta có Vđ = Vv = 22,8 (km/h).
- tđ : Thời gian đổ đất, tđ = 0,01h
- tq : Thời gian 1 lần quay đầu ôtô, tq = 0,02h
Ta có Lđ = Lv = 2km
Tốc độ trung bình của ôtô vận chuyển đất với cự li 2km và tải trọng 7 (T) là 19,4 km/h
Vậy

T' ck =

2. 2
+ 0,01 + 2.0,02 = 0,225( h)
22,8

Tải trọng xe tự đổ phụ thuộc vào dung tích gầu của máy đào ứng với cự li vận chuyển,
với q = 0,4m3 ; cự ly vận chuyển 2 km ta có tải trọng xe Q = 7(T).
Thay các thông số vừa tính đợc vào công thức (*) ta có:

n=

sd ..T' ck
47.1,38.0,225
+ 1(*) =
+ 1 = 5,6(xe)
Q.K' tq

3,5.0,9

=> Chọn n = 6.
Vậy ta chọn số lợng ô tô phục vụ cho máy đào thi công là 6 xe, mỗi xe có trọng tải Q =
3,5 (T)
3. Xác định các thông số làm việc của máy đào:
Các thông số làm việc của máy đào đợc tính theo nguyên tắc đồng dạng với máy cơ sở
E302 có dung tích gầu q = 0,3(m3) và máy thiết kế q = 0,4(m3).
-

-

Các thông số là việc của máy E302:
+ Bán kính dỡ tải đầu tiên :

Rx1 = 4,15(m)

+ Bán kính dỡ tải lớn nhất:

Rx = 6,8(m)

+ Chiều cao dỡ tải đầu tiên:

Hx1 = 3(m)

+ Chiều cao dỡ tải lớn nhất:

Hx = 5,6(m)

+ Chiều sâu đào lớn nhất:

Hđ = 4(m)

+ Bán kính đào lớn nhất:

Rđ = 7,8(m)

l 13
q1
Dựa vào quy tắc đồng dạng: 3 =
q2
l2

Ta tính đợc các thông số làm việc của máy thiết kế nh sau:
14


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

R 3x11 q 1
R 3x11 .q 2
4,15 3.0,4
3
3
=
R x12 =
=
= 4,6(m )

q1
0,3
R 3x12 q 2

R 3x1 q 1
R 3x1 .q 2
6,83.0,4
3
3
=
R x2 =
=
= 7,5(m )
q1
0,3
R 3x 2 q 2

3
H 3x11 q 1
H 3x11 .q 2
3
.0,4
=
H x12 = 3
=3
= 3,3(m )
3
q1
0,3
H x12 q 2

3
H 3x1 q 1
H 3x1 .q 2
5
,
6
.0,4
=
H x2 = 3
=3
= 6,2(m )
3
q1
0,3
H x2 q 2

3
H 3ủ1 q 1
H 3ủ1 .q 2
4
.0,4
3
3
=

H
=
=
= 4,4(m )
ủ

2
q1
0,3
H 3ủ 2 q 2

R 3ủ1 q1
R 3ủ1 .q 2
7,83.0,4
3
= R ủ2 = 3
=
= 8,6(m)
q1
0,3
R 3ủ 2 q 2
Nh vậy, máy thiết kế sẽ có các thông số làm việc nh sau:
+ Bán kính dỡ tải đầu tiên :

Rx12 = 4,6(m)

+ Bán kính dỡ tải lớn nhất:

Rx2 = 7,5(m)

+ Chiều cao dỡ tải đầu tiên:

Hx12 = 3,3(m)

+ Chiều cao dỡ tải lớn nhất:

Hx2 = 6,2(m)

+ Chiều sâu đào lớn nhất:

Hđ2 = 4,4(m)

+ Bán kính đào lớn nhất:

Rđ2 = 8,6(m)

15


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

Phần II: THIếT Kế THIếT Bị GầU NGợc
1. Phân tích và chọn phơng án thiết kế.
1.1.

Mục đích của việc thiết kế thiết bị làm việc của máy đào gầu nghịch.

Các thiết bị làm việc của máy có ý nghĩa vô cùng quan trọng, quyết định tới việc nâng
cao năng suất làm việc của máy.
Phơng án thiết kế đợc chọn phải đảm bảo các yêu cầu sau:
-

Phù hợp với điều kiện làm việc nâng cao năng suất làm việc thực tế của máy.

-

Đảm bảo máy làm việc có hiệu quả cao, năng suất đạt đợc là cao nhất.

-

áp dụng kịp thời những thành tựu khoa học, kỹ thuật tốt nhất ở thời điểm thiết kế.

-

Chí phí thiết kế và chế tạo rẻ nhất.
1.2. Các phơng án thiết kế
1.2.1. Dựa vào kết cấu cần máy:
16


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

1.2.1.1.Phơng án 1:
Cần máy gồm 2 đoạn 1 và 2 liên kết khớp với nhau và đợc chống giữ bằng 2
thanh giằng 3 ở 2 bên cần. Thanh giằng 3 một đầu liên kết với đoạn 1 và một đầu liên kết
với đoạn 2. Trên đoạn 2, có 3 vị trí để liên kết với thanh giằng.
- Tại vị trí 1: Góc hợp bởi hai đoạn 1 và 2 của cần máy là lớn nhất. Lúc này, cần có độ
vơn xa nhất, các thông số làm việc của máy lúc này đều đạt giá trị lớn nhất
- Tại vị trí 3: Góc hợp bởi hai đoạn 1 và 2 là nhỏ nhất. Lúc này, cần có độ vơn bé nhất,
các thông số làm việc của máy đạt giá trị nhỏ nhất.
- Tại vị trí 2: Các thông số làm việc của máy đạt giá trị trung bình.
Phơng án này có các u, nhợc điểm sau:

-

Ưu điểm:

+ Có thể dễ dàng thay đổi các thông số làm việc của máy phù hợp với từng công
trình cụ thể.
+ Khi vận chuyển máy có thể tháo rời hai đoạn cần nếu kích thớc của máy đợc thu
gọn, đảm bảo tốt, khả năng thông hành trên đờng và an toàn cho máy.
-

Nhợc điểm:

+ Cấu tạo cần phức tạp, lắp ráp hai đoạn cần bằng thủ công nên không thuận tiện
và tốn thời gian.
+ Do cần gồm 2 đoạn đợc liên kết bởi các thanh giằng nên độ cứng vững của cần
không cao.Khi tay cần vơn xa nhất thì khả năng làm việc của máy cũng kém nhất. Phơng án
này không phù hợp khi thi công nền đất cứng, chỉ dùng khi thi công đất mềm nh nạo, vét ao
hồ, lực tác dụng lên các thiết bị làm việc không lớn lắm.
1.2.1.2. Phơng án 2.
Cần máy đợc chế tạo thành một dàn hình hộp liên tục, cần và tay cần liên kết khớp tại
đầu cần. Phơng án này có nhợc điểm là không thay đổi đợc các thông số làm việc của máy
nhng có u điểm là cần có độ cứng vững rất cao nên có thể thi công đợc các loại đất cứng và
năng suất làm việc của máy cao. Chế tạo và lắp ráp dễ dàng nên phơng án này đang đợc áp
dụng rộng rãi trên các máy đào gầu ngợc.
1.2.1.3. Lựa chọn phơng án thiết kế
Với yêu cầu thi công đất cấp III là loại đất sét, á sét chặt, hoàng thổ tự nhiên. Đây là
loại đất cứng, khó thi công, lực tác dụng lên các thiết bị làm việc của máy lớn. Do đó, chọn
phơng án cần máy đợc chế tạo liền khối làm phơng án thiết kế. Mặt khác, phơng án này
cũng có nhiều u điểm hơn phơng án 1.

17


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

Hình 2.2 Phơng án 1 Máy đào gầu nghịch

Hình 2.3.Phơng án 2 Máy đào gầu ngợc
1.2.2. Dựa vào vị trí của xi lanh điều khiển tay gầu.
1.2.2.1. Xi lanh điều khiển tay gầu nằm ở trên cần.
-

u điểm:

Do xi lanh quay tay gầu nằm ở trên cần nên tay cần làm việc đợc linh hoạt, tầm vơn
của tay gầu lớn, có thể làm việc với bán kính đào, không gây vớng víu. Trong trờng hợp hố
đào sâu và trong trờng hợp xả đất với chiều cao xả lớn.
-

Nhợc điểm:

+ Kích thớc của tay gầu lớn dẫn đến trọng lợng tay gầu lớn. Lực tác dụng lên xi lanh
tay gầu lớn hơn. Tuy nhiên, với hệ thống xi lanh thuỷ lực có khả năng tạo lực rất lớn nên nh ợc điểm này có thể khắc phục dễ dàng.
18


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

cao.

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

+ Kết cấu của tay gầu phức tạp, khó chế tạo, chi phí nguyên vật liệu lớn và giá thành
1.2.2.2. Xi lanh điều khiển tay gầu nằm ở dới cần.
- u điểm:
Kết cấu của tay gầu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ, kích thớc tay gầu nhỏ gọn.
- Nhợc điểm:

Do xi lanh điều khiển tay gầu nằm ở dới cần nên gây vớng víu khi làm việc đặc biệt là
khi chiều sâu của hố đào lớn và khi xả đất với chiều cao xả lớn.
2. Tính toán chung máy thiết kế.
2.1. Xác định sơ bộ các thông số chủ yếu của máy xúc gầu nghịch thiết kế.
Các thông số cơ bản của máy đào một gầu gồm có:
- Dung tích gầu q ,m;
- Trọng lợng máy G, Tấn;
- Công suất máy, N, mã lực và vận tốc của máy v, m/s;
- Thời gian chu kỳ làm việc của máy t ,s;
- Các kích thớc cơ bản của máy l ,m;
- Lực trong các cơ cấu S ,T.
Khi tính toán thiết kế máy đào một gầu, ta có thể chọn sơ bộ các thông số của máy cần thiết
kế dựa vào quy luật đồng dạng với máy hiện có theo các công thức của Giáo s - Viện sỹ
N.G.Dombropxki:

S1
G1 N1 q1 t 13 v13 l13


3 3 3

G 2 N 2 q 2 t 2 v2 l 2
S2

(2.1)

Trong đó: chỉ số "1" là của máy đã có sẵn;
chỉ số "2" là của máy cần thiết kế.
Dựa vào luật đồng dạng ta có thể xác định đợc các thông số còn lại:

G 2 = G1

q2
;
q1

N 2 = N1

G2
;
G1

v 2 = v1 3

G2
G1

19


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

t 2 = t1 3

G2
;
G1

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

l 2 = l1 3

G2
;
G1

q 22
S 2 = S1 2
q1

2.1.1. Xác định trọng lợng các bộ phận chính của máy
-

Trọng lợng các bộ phận chính của máy có quan hệ với trọng lợng chung của máy theo
công thức:
Gi = Ki . G (2-2)

Ki - Hệ số tỉ lệ giữa trọng lợng của các bộ phận Gi và trọng lợng chung của máy,
cho trong bảng (2-1) (Sách tính toán Máy làm đất)
-

Máy cơ sở E302 có trọng lợng G = 11(T), dựa vào quy luật đồng dạng ta có thể tính
đợc trọng lợng của máy thiết kế:

G 2 = G1
-

q2
0,4
= 11.
= 14,7(T)
q1
0,3

Dựa vào công thức (2-2) ta tính đợc trọng lợng các bộ phận chính của máy nh sau:
Trọng lợng gầu:

G g = 0,04.14,7 = 0,58(T)

Trọng lợng cầu máy:

G c = 0,075.14,7 = 1,1(T)

Trọng lợng tay gầu: G tc = 0,035.14,7 = 0,5(T)
Trọng lợng bàn quay và các cơ cấu trên bàn quay:
Gbq = 0,4 . 14,7 = 5,88 (T)
Trọng lợng động cơ chính:

G ủc = 0,055.14,7 = 0,8(T)

Trọng lợng thiết bị tựa quay:

G tb = 0,01.14,7 = 0,147(T)

Trọng lợng ngỗng trục trung tâm vòng tựa quay:

G nt = 0,007.14,7 0,1(T)
Trọng lợng dầm dới đỡ vòng tựa quay: 0,08.14,7 = 1,2(T)
Trọng lợng cơ cấu di chuyển:

G dc = 0,2.14,7 = 2,94(T)
20


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

Trọng lợng xy lanh nâng hạ cần và thiết bị làm việc:

G x1 = 0,014.14,7 = 0,2(T)
Trọng lợng xy lanh điều khiển tay gầu:

G x 2 = 0,008.14,7 = 0,12(T)
Trọng lợng xy lanh điều khiển gầu:

G x 3 = 0,004.14,7 = 0,06(T)
2.1.2. Xác định các thông số động học của máy đào thiết kế:
Với máy đào thiết kế q = 0,4 (m3). Dựa vào Sách tính toán máy làm đất chọn:
Vận tốc nâng gầu:

Vn = 0,4 (m/s)

Lực nâng đơn vị:

S = 200 KN/m3

2.1.3. Xác định các kích thớc cơ bản của máy đào:
Dựa vào quy luật đồng dạng, ta tính đợc các kích thớc của máy thiết kế nh sau:

l2 =

3

l13 .q 2
q1

Bán kính quay phần sau thùng xe: có

A1 = 2,6 (m)

2,6 3.0,4
A2 =
2,86(m )
0,3
3

Chiều rộng của bàn quay: có

V1 = 2,35 (m)

V2 =
Chiều cao buồng lái: có

2,353.0,4
0,3

= 2,59(m )

B1 = 3,13 (m)

B2 =
Khe hở mặt đờng dới bàn quay:

3

3

3,133.0,4
0,3

= 3,44(m )

C1 = 1,34 (m)
21


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

C2 =
Chiều cao ngỗng trục cần:

3

1,34 3.0,4
0,3

= 1,47(m )

D1 = 1,435 (m)

D2 = 3

1,4353.0,4
0,3

= 1,58(m )

Khoảng cách từ trục cần đến trục quay: E 1 = 0,65 (m)

E2 = 3
Khoảng cách các trục bánh xe:

0,3

= 0,72(m )

G1 = 2,8(m)

G2 = 3
Khoảng cách các bánh xe:

0,653.0,4

0,653.0,4
= 3,08(m )
0,3

H1 = 2,042 (m)

2,04 3.0,4
H2 =
= 2,25(m )
0,3
3

Khe hở mặt đờng

I1 = 0,293 (m)

0,2933.0,4
I2 =
= 0,32(m )
0,3
3

Chiều cao các trục bánh xe:

K1 = 0,535(m)

0,5353.0,4
K2 =
= 0,59(m )
0,3
3

Chiều rộng ngoài cùng của máy:

L1 = 2,64(m)
3
2
,
64
.0,4
L2 = 3
= 2,9(m )
0,3

Khoảng cách từ trục quay đến trục bánh xe sau: M 1 = 1(m)

22


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

M2 = 3

13.0,4
= 1,1(m )
0,3

Khoảng cách từ trục quay đến thành ngoài buồng lái: N 1 = 1,3 (m)

1,33.0,4
N2 =
= 1,43(m )
0,3
3

Chiều dài ngoài cùng của máy theo khung: O1 = 3,9 (m)

3,9 3.0,4
O2 =
= 4,3(m )
0,3
3

Các kích thớc của thiết bị làm việc của máy đợc tính dựa vào dung tích gầu q(m 3) theo
công thức:

li = K q 3 q
Trong đó:
li - các thông số kích thớc (m)
q dung tích hình học của gầu (m3) ; q = 0,4(m3)

K q - hệ số tỉ lệ giữa kích thớc của các bộ phận với dung tích gầu, đợc chọn
theo bảng (2-2) Sách tính toán Máy làm đất.

Chiều dài cần máy:

l c = 6,88.3 0,4 5(m )

Chiều dài tay gầu:

l t = 5.3 0,4 3,7(m )

Chiều dài gầu

l g = 1,3.3 0,4 0,96(m )

Chiều rộng gầu

b g = 1,1.3 0,4 0,8(m )

2.3.Xác định trọng lợng đối trọng và tính toán cơ cấu quay.
2.3.1. Xác định trọng lợng đối trọng của máy đào gầu nghịch.
Đối trọng dùng trong máy đào một gầu có tác dụng giữ cân bằng cho bàn quay. Trọng
lợng của đối trọng đợc xác định ở hai trạng thái vị trí giới hạn của gầu: khi gầu ở gần máy
nhất và khi gầu ở xa máy nhất trong quá trình làm việc.
Bằng phơng pháp thiết lập phơng trình cân bằng mô men của các lực đối với điểm tựa
phía trớc hoặc phía sau của vòng tựa quay hoặc bằng phơng pháp hoạ đồ lực, ta có thể xác
23


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

định trọng lợng đối trọng của máy ở hai trạng thái nêu trên. Trọng lợng đối trọng cũng đợc
xác định ở hai vị trí.
Vị trí thứ nhất: Gầu tựa trên nền đất ở xa máy nhất và chuẩn bị đào đất.
Vị trí thứ hai: Gầu chứa đầy đất, ở gần máy nhất và đợc nâng lên khỏi tầng đào,
chuẩn bị quay máy đến vị trí đổ đất.
Cũng bằng phơng pháp hoạ đồ lực, sẽ xác định đợc giá trị trọng lợng đối trọng ở hai
vị trí nêu trên.
Giá trị trọng lợng hợp lí của đối trọng ở máy đào gầu nghịch cũng đợc chọn trong
giới hạn của hai giá trị đối trọng đã đợc xác định từ hai vị trí đó.
2.3.1.1. Vị trí thứ nhất
ở vị trí này gầu đợc tựa trên nền đất cho nên trong tính toán ta bỏ qua trọng lợng của
gầu xúc, tay cần và riêng cần thì lấy một nửa trọng lợng. Bằng phơng pháp họa đồ ta có thể
xác định đợc trọng lợng của đối trọng. Với trờng hợp này ta làm nh sau:
Trên một trục thẳng đứng bất kỳ ta đặt lần lợt liên tiếp các trọng lực nh: trọng lợng của
động cơ, trọng lợng của bàn quay, các cơ cấu và 1/2 trọng lợng của cần. Lấy một điểm O
nằm ngoài đờng thẳng đã đặt các lực. Lần lợt ta nối các điểm cuối của các lực với điểm O ta
sẽ đợc các đờng thẳng 1, 2 và 3, nối điểm O với điểm đầu G dc ta đợc đờng y.
Trên trục của lực R2 kéo dài ta lấy một điểm a bất kì, qua a ta kẻ một đờng thẳng song
song với đờng 1 gặp 1/2 Gc kéo dài tại một điểm ta có:
- Đờng 1: Từ điểm cắt nhau của đờng 1 và trục 1/2 Gc kéo dài ta kẻ một đờng thẳng 2' song
song với 2, cứ tiếp tục làm nh vậy ta có 4' song song với 4 và cắt G dtr kéo dài tại b, nối a với
b ta có đờng thẳng 5'. Từ O ta kẻ đờng thẳng 5 song song với đờng thẳng 5' cắt trục đặt các
lực tại một điểm, đó chính là điểm đầu của G dtr. Nh vậy, ta sẽ xác định đợc Gdtr
Với 1/2Gc = 5500 (N), GBQ + CC = 58800(N), GĐC = 8000(N)
Ta xác định đợc:
Gđt = 13148 (N)
2.3.1.2. Vị trí thứ hai
Gầu chứa đầy đất, ở gần máy nhất và đợc nâng lên khỏi tầng đào, chuẩn bị quay máy
đến vị trí đổ đất.
Cũng bằng phơng pháp hoạ đồ nh đã trình bày ở trên ta xác định đợc:

Gđt = 4530 (N)
Với các giá trị của Gđt nh đã tính đợc ở trên ta nên chọn giá trị của G đt gần với giá trị
của Gđt ở vị trí thứ hai.
Chọn Gđt =5000 (N)
2.4. Tính ổn định máy đào gầu nghịch ở trờng hợp đang làm việc.
24


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Phạm Ngọc Tuyến Lớp 46KG

Độ ổn định của máy đào gầu ngợc khi làm việc đợc kiểm tra ở 3 vị trí.
2.4.1. Máy đang đào đất, răng gầu gặp chớng ngại vật.

PC

G2
G1

GC

O1

O2

G3
GT
G1
P1

Gg

Hình : Sơ đồ tính ổn định máy đào gầu ngợc khi máy đang đào đất
(răng gầu gặp chớng ngại vật)
Điều kiện để tính ổn định:
máy.

a Máy nằm ngang trên xích, phơng của cần vuông góc với phơng di chuyển của
b Cần có góc nghiêng so với phơng ngang là nhỏ nhất.
c - Máy làm việc trên mặt phẳng ngang.

d Gầu đang đào đất, răng gầu gặp chớng ngại vật. Trong gầu cha có đất hoặc nếu
có thì trọng lợng đất có thể bỏ qua.
Máy có xu thế lật quanh cạnh lật đi qua điểm A.
Hệ số ổn định trong trờng hợp này phải thoả mãn điều kiện:

kc =

MO
1,1
ML

Trong đó:
MO mômen ổn định, đợc xác định theo công thức:
MO = G1r1 + G2r2 + G3r3
25