(Thuyết minh+ Bản vẽ) đồ án môn học Thiết bị ủi trên máy kéo
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (452.83 KB, 39 trang )
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
lời nói đầu
Hiện nay trong lĩnh vực cơ giới hoá thi công, lĩnh vực Máy Làm Đất rất đa dạng ,
với rất nhiều chủng loại, đặc tính kỹ thuật, khả năng làm việc khác nhau. Công việc mà
máy làm đất thực hiện chủ yếu là việc đào đắp, san nền, làm móng...Nh vậy điều kiện
làm việc là thờng xuyên trực tiếp ở ngoài trời, tiếp xúc với bụi đất, ma gió...Yêu cầu
đối với ngời quản lý sử dụng cần phải nắm bắt đợc toàn bộ những đặc tính và khả năng
làm việc của máy. Còn đối với ngời thiết kế cần phải nắm đợc các thông số kỹ thuật,
yêu cầu kết cấu, khả năng chịu lực, các sơ đồ dẫn động... Từ những yêu cầu đó cần tiến
hành tính toán thiết kế để đảm bảo máy sau khi thiết kế, chế tạo máy có đầy đủ tính
năng, khả năng làm việc nh yêu cầu kỹ thuật đề ra.
Việc thực hiện Đồ án môn học Máy làm đất sẽ giúp cho sinh viên nắm bắt đợc
trình tự tính toán và kết cấu máy cụ thể. Từ đó vận dụng kiến thức đã đợc trang bị vào
thực tế công tác sau này . Trong quá trình thực hiện Đồ án , đợc sự hớng dẫn giúp đỡ
tận tình của thầy Lu Bá Thuận , em đã hoàn thành Đồ án với đầy đủ khối lợng và
đúng tiến độ . Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên
Vũ Quốc Hng
số liệu và nội dung tính toán
số liệu thiết kế:
I . Đầu đề thiết kế : Thiết bị ủi thờng trên máy kéo DET 250
II.Các số liệu ban đầu:
1/.Đặc tính kỹ thuật của máy kéo DET 250
2/.Hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực
3/.Cấp đất nơi máy làm việc : cấp III
4/.Độ dốc khi máy lên dốc: i=10%
nội dung tính toán :
SVTH : Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
1
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
I. Phần tính toán chung:
1/.Công dụng, phân loại, cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy ủi
2/.Xác định các thông số cơ bản của máy.
3/.Tính toán kéo máy ủi.
4/.Tính năng suất máy ủi.
5/.Xác định lực tác dụng lên máy và thiết bị ủi
II. Phần tính toán và thiết kế :
1/.Tính toán và thiết kế : khung ủi và thanh xiên
phần I . Tính toán chung thiết kế MáY ủI.
1 chơng i . công dụng - phân loại - cấu tạo
nguyên lý hoạt động của máy ủi
2
I .công dụng
-Máy ủi thuộc máy chủ đạo trong nhóm máy đào và vận chuyển đất. Nó đợc sử
dụng hiệu quả để làm các công việc sau:
+Đào vận chuyển đất trong cự li tới 100m, tốt nhất ở cự ly từ 10-70m, với các
nhóm đất I,II,và III
+Lấp hào, hố và san mặt bằng nền móng công trình.
+Đào và đắp nền cao tới 2 m
+Ngoài ra máy ủi còn có thể làm các công viêc chuẩn bị mặt nền nh: bào cỏ, bóc
lớp tầng phủ, hạ cây(đờng kính tới 30cm), nhổ gốc cây, thu dọn mặt bằng thi công...
3 II.phân loại
-Máy ủi thờng đợc phân ra theo loại công suất động cơ, lực kéo, kiểu điều khiển,
đặc điểm thiết bị di chuyển và kết cấu của bộ phận công tác.
*Tuỳ thuộc vào độ lớn của công suất động cơ và lực kéo danh nghĩa ở móc kéo
của máy cơ sở, máy ủi đợc chia thành các loại:
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
2
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
+Rất nặng (công suất trên 300CV, lực kéo trên 30T).
+Nặng (công suất 150-300 CV, lực kéo 20-30T).
+Trung bình (công suất 75-150 CV,lực kéo 13.5-20T).
+Nhẹ (công suất 35-75 CV, lực kéo 2.5-13.5T).
+Rất nhẹ (công suất 3.5 CV, lực kéo 2.5T).
*Theo kiểu điều khiển nâng hạ lỡi ủi ta có:
+Điều khiển bằng tời + dây cáp.
+Điều khiển bằng xilanh thuỷ lực.
*Căn cứ vào thiết bị di chuyển ta có:
+Máy ủi di chuyển bằng bánh xích.
+Máy ủi di chuyển bằng bánh lốp.
*Hiện nay máy ủi có hệ thống điều khiển bằng hệ thống thuỷ lực có nhiều u điểm
nên thờng đợc chọn trong quá trình thi công
4
III . cấu tạo chung
-Máy ủi đợc cấu tạo từ 1 đầu kéo với 1 bộ phận công tác ủi. Bộ phận này đợc chế
tạo từ kết cấu thép với mối ghép hàn và các cụm chi tiết liên kết với nhau chủ yếu
nhờ khớp xoay.Bộ phận ủi có thể là vạn năng hoặc không vạn năng, với kiểu vạn
năng thì khung ủi có kết cấu liền khối và đợc nối với lỡi ủi bằng khớp cầu.
-Lỡi ủi bao gồm 2 phần cơ bản là thân lỡi và lỡi cắt. Thân lỡi chế tạo từ thép thờng
còn lỡi cắt có dạng tấm đợc chế tạo từ thép hợp kim Mangan gồm 3 mảnh rời nhau
và đợc ghép với thân lỡi bằng các bulông đầu chìm. Bộ công tác ủi đợc liên kết với
máy cơ sở thông qua liên kết chốt xoay ở chân khung ủi và hệ thống thuỷ lực liên
kết không gian.
IV. nguyên lý hoạt động
-Bắt đầu quá trình cắt đất : hạ lỡi ủi bập xuống nền đào, cho máy tiên lên, đất dần
dần tích tụ lại trớc lỡi ủi. Khi đã tích đầy, vận chuyển khối đất đào bằng cách cho
máy nâng lỡi ủi lên một mức (cha thoát khỏi nền đào), để bù hao khi vận chuyển,
cho máy di chuyển đến nơi xả đất .
-Khi ta muốn rải đều khối đất đã vận chuyển, cần phải nâng lỡi ủi lên theo chiều dài
muốn rải và tiếp tục cho máy tiến.
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
3
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
5
chơng iI . Xác định các thông số cơ bản của máy ủi.
i .xác định các thông số cơ bản của máy ủi:
1. Trọng lợng của máy ủi :
Có thể chọn theo kinh nghiệm dựa vào trọng lợng máy kéo:
Gm = (1,15 ữ 1,2)GT .
Trong đó:
+ GT: Trọng lợng máy kéo cơ sở DET 250 ; GT = 25 T
Gm = 1,2 . GT = 1,2 . 25 = 30 T
Các thông số cơ bản của máy ủi có thể đợc xác định sơ bộ dựa vào công suất động cơ
của máy kéo cơ sở Nđ , theo các công thức kinh nghiệm:
Nđ = 220 KW = 220.1,36= 299,2 (ml)
2. Lực kéo danh nghĩa ,daN :
T= (0,77 ữ 1,23 ).93,5. Nđ .
T = 1,1 .93,5.Nđ = 1,1 . 93,5.299,2=
30772,72 (daN)
3.Trọng lợng thiết bị ủi ,daN :
GTB = (0,7 ữ 1,3 )(18,8) Nđ .
GTB = 1,1.18,8. Nđ =1,1.18,8.299,2= 6187,46 (daN)
4.Chiều cao nâng bàn ủi lớn nhất ,mm .
h= ( 0,79 ữ 1,22)(208 3 N d )
(4-1c)
h= 0,9.208. 3 N d = 1252 (mm)
5. Tốc độ di chuyển của máy khi làm việc, km/h :
+ Khi đào và chuyển đất: Thờng là số I của máy kéo cơ sở.
vmin = 2,3 ( km/h )
+ Khi di chuyển không tải: Thờng là số tiến cao nhất của máy kéo cơ sở.
vmax = 15 (km/h )
6. áp suất của máy xuống đất ,daN/cm2 :
p = 0,5 (daN/cm2 )
II.các thông số cơ bản của bàn ủi
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
4
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
1. các thông số động học của bàn ủi
+Góc cắt của dao cắt: ;
+Góc sắc của dao cắt : ;
+Góc sau của dao cắt : ;
+Góc quay của bàn ủi trong mặt phẳng ngang: (còn gọi là góc đặt của bàn ủi);
+Góc tự lựa : là góc tạo bởi mép dới dao cắt của bàn ủi và phơng ngang (Nhìn từ
phía trớc bàn ủi) ,
+Góc nghiêng bàn ủi so với phơng ngang ;
+Góc lật và góc đặt của tấm chắn phía trên 1;
H1
H
b
Các thông số động học của bàn ủi đợc chọn nh sau :
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
5
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
CC
STT
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
Các thông số động học của bàn ủi
Bàn ủi không quay
1
Góc cắt đất
50o
2
Góc nghiêng bàn ủi
75o
3
Góc lật
700
4
Góc đặt của tấm chắn phía trên 1
100o
5
Góc sau
30o
6
Góc đặt của bàn ủi
90 o
7
Góc tự lựa
10 o
2. các thông số hình học của bàn ủi:
2.1Xác định chiều cao H của bàn ủi:
Dựa vào lực kéo của máy kéo cơ sở: T
H=500 3 0.1T 0.5T ,
( mm)
Trong đó:
+ T : lực kéo danh nghĩa của máy kéo cơ sở, T= 250 (kN)
H=500 3 0.1T 0.5T = 1337 ( mm)
2.2 Xác định chiều rộng B của bàn ủi.
Chiều rộng bàn ủi B đợc chọn sơ bộ theo chiều cao: B = (2,6 ữ 3,0).H
Theo kinh nghiệm, chiều rộng của bàn ủi thờng đợc chọn nh sau :
B = b + (700ữ 900)mm
Trong đó:
+ b : chiều rộng bao của máy kéo cơ sở, b = 3116 ( mm)
B = 4000 (mm)
2. 3. Xác định bán kính cong của bàn ủi R:
R=
SVTH :
Vũ Quốc Hng
H a sin
cos + cos
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
6
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
Trong đó :
+H: chiều cao bàn ủi (không kể tấm chắn phía trên);
+ a: chiều rộng vùng phẳng của bàn ủi để lắp dao cắt, a = 200mm;
+: góc cắt của dao cắt;
+ : góc lật của bàn ủi.
R=
H a sin
= 1202 (mm)
cos + cos
2.4.Xác định chiều cao tấm chắn phía trên:
H1= (0,15 0,25)H .
H1= 0,2 H = 0,2.1337 = 267(mm)
3.Phản lực tác dụng lên dao cắt:
P
R1
R2
3.1 Lực theo phơng thẳng đứng: R2
SVTH : Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
7
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
R2 = k.x.B
Trong đó :
+ k : hệ số chịu tải của đất, k = 60 N/cm2
+ x : Chiều rộng phần mòn (cùn) của dao cắt , x =1.5 cm
+ B : bề rộng của bàn ủi , B = 400(cm)
Thay số vào công thức trên ta có :
R2= 36000 (N) = 36( KN )
3.2
Lực theo phơng nằm ngang: R1
R1 = à1. R2 (N)
+ à1 : hệ số ma sát giữa thép và đất, à1= 0.5
Thay số vào ta có :
R1= 18 ( K N )
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
8
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
Chơng iiI. tính toán lực kéo và công suất của máy ủi
I.Xác định lực kéo :
Điều kiện cần và đủ để máy ủi có thể di chuyển đợc sẽ là:
W Pk Pb
Trong đó:
+ W : Tổng các lực cản tác dụng lên máy ủi.
+ Pk : Lực kéo tiếp tuyến của máy kéo.
+ Pb : Lực bám giữa cơ cấu di chuyển và mặt đờng.
1.Xác định tổng các lực cản tác dụng lên máy ủi : W
Máy ủi thờng có bàn ủi luôn luôn đợc đặt vuông góc với phơng di chuyển của
máy trong quá trình làm việc.
Tổng các lực cản tác dụng lên máy :
W = W1+ W2 + W3 + W4
Trong đó:
+W1: Lực cản cắt đất;
+W2: Lực cản di chuyển do khối đất lăn trớc bàn ủi tạo ra;
+W3: Lực cản di chuyển do đất cuộn lên phía trên bàn ủi tạo ra;
+W4: Lực cản di chuyển bản thân máy ủi máy ủi;
Các lực cản trên đợc xác định nh sau:
1.1Lực cản cắt đất: W1
W1 = k .B.h1
Trong đó:
+ k: Lực cản cắt riêng khi góc cắt = 500,
với đất cấp III có k= 130 (kN/ m2)
+B: Chiều rộng bàn ủi, B = 4m;
+ h1: Chiều sâu cắt
Chiều sâu cắt h1 đợc xác định theo công thức:
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
9
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
h1 =
Trong đó:
k1.V
B
+ k1: Hệ số kể đến lợng đất bị rơi vãi sang hai bên trên 1 m chiều dài
quãng đờng vận chuyển đất . Với đất khô, tơi: k1= 0,06
+ V: Thể tích khối đất lăn trớc bàn ủi, m3;
Xác định theo công thức :
2
V =
H T .B
2k t
Trong đó :
+HT : Chiều cao kể cả tấm chắn phía trên của bàn ủi, m;
HT = H + H1= 1,604 (m)
H :Chiều cao bàn ủi;
H= 1,337 (m)
H1 : Chiều cao tấm chẵn phía trên của bàn ủi ,H1 = 0,267 (m)
+ B : Chiều rộng bàn ủi, B= 4 (m)
+ kt : Hệ số, phụ thuộc vào tính chất cơ lí của đất cũng nh tỷ số
kt = 1,25
H
,
B
V = 4,12 (m3)
Thay vào công thức trên :
h1 =
k1.V
= 0,062 (m)
B
Vậy :
W1 = k .B.h1
= 130.4.0,062 = 32,24 (kN)
Hình 4-2: Sơ đồ xác định các lực cản tác dụng lên máy ủi.
1.2. Xác định lực cản di chuyển do khối đất lăn trớc bàn ủi tạo ra: W2
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
10
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
B
H
b
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Gđ
w2
h
w1
W2 =V..à2 = Gđ.à2
Trong đó:
+ Gđ: Trọng lợng khối đất lăn trớc bàn ủi:
Gd = V . =
2
B. H T
.
2.tg
: Trọng lợng riêng của đất, =1,6 (T/m3)
2
B. H T
Gd = V . =
.
2.tg
= 6,592 (T)
+ à2: Hệ số ma sát giữa đất và đất, phụ thuộc vào tính chất của đất:
à2 = 0,5
W2 =V..à2 = Gđ.à2= 32,96 (kN)
1.3.Xác định lực cản di chuyển do đất cuộn lên phía trên bàn ủi tạo ra: W3
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
11
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
v
Gđ*
1*cos
Gđ
w2
W3 =Gđ*1*cos
N=Gđcos
Khi máy ủi thực hiện quá trình đào và tích đất, đất đợc cuộn lên trên để tạo thành
khối đất lăn phía trớc bàn ủi, có thể tích V và trọng lợng là Gđ. Khối đất này sẽ nén
vào bề mặt làm việc của bàn ủi áp lực N. Dới tác dụng của N, tại bề mặt tiếp xúc
giữa khối đất lăn và lòng bàn ủi xuất hiện lực ma sát P ms chống lại chuyển động của
đất khi nó cuộn lên phía trên bàn ủi.
Lực ma sát này có phơng vuông góc với phơng của áp lực N :
Pms=à1.N =à1.Gđ.cos
W3=Pms.cos = à1.Gđ.cos2
= 0,5.6,592. cos250=13,62(kN)
Trong đó:
+: Góc cắt của dao cắt,
+à1: Hệ số ma sát giữa thép và đất
1. 4.Xác định lực cản di chuyển bản thân máy ủi.W4
W4=Gm.(f.cos sin)
Trong đó:
+Gm : Trọng lợng máy ủi;
+ f : Hệ số cản lăn,
Với máy ủi bánh xích f=0,11;
+: Góc nghiêng của nơi máy làm việc so với phơng ngang;
Khi <10o thì có thể xem cos=1; sintg=i,
Lúc đó:
W4=Gm.(fi)
i: Độ dốc của mặt đất nơi máy làm việc ,i= 10%.
khi máy di chuyển lên dốc :
W4=Gm.(f+i) = 6300(daN)
khi máy di chuyển xuống dốc :
W4=Gm.(f- i) = 300(daN)
Vậy tổng lực cản tác dụng lên máy ủi :
SVTH :
W = W1+ W2 + W3 + W4 = 141,82 (kN)
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
12
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
2.Xác định lực bám Pb :
Trong đó :
Pb=.Gb=.kcđ .Gm.cos
+ Gb : Trọng lợng bám của máy ủi;
+ Gm: Trọng lợng chung của máy ủi;
+ : Góc nghiêng của mặt đất nơi máy làm việc so với phơng ngang;
+ kcđ- Hệ số kể đến tỷ lệ trọng lợng máy phân ra các bánh xe chủ động.
Với máy ủi bánh xích : kcđ =1;
+ : Hệ số bám giữa xích di chuyển và mặt đất,
Khi góc nghiêng của mặt nền đất nơi máy làm việc < 10o
Thì có thể xem cos = 1. Khi đó lực bám đợc xác định theo công thức:
Pb= .kcđ .Gm=0,9.1.300=270(kN)
3.Xác định lực kéo tiếp tuyến của máy ủi Pk:
Lực kéo tiếp tuyến của máy phải thoả mãn điều kiện cần, nghĩa là:
Pk > W
Mặt khác, lực kéo tiếp tuyến của máy còn phải thoả mãn điều kiện đủ:
Pk < Pb
+Pb : Lực bám của cơ cấu di chuyển máy ủi với mặt đất.
Vậy
: Pk = 200(kN)
ii. Xác định công suất động cơ của máy ủi.
Công suất động cơ của máy ủi đợc xác định theo công thc:
Pk .v
270.
P .v
N= k
1000.
N=
Hoặc:
(mã lực)
(kW)
Trong đó:
+Pk: Lực kéo tiếp tuyến,
+v: Vận tốc của máy khi chuyển đất
+: Hiệu suất truyền động của máy; =0,85.
Thay số ta có :
N=
Pk .v
1000.
= 150 (kW)
Công suất của máy kéo cơ sở DET 250 là : N = 220 (kW) , đáp ứng khả năng làm
việc của máy .
Chơng iv . xác định lực tác dụng lên máy ủi.
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
13
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi.
Các lực tác dụng lên máy ủi gồm có:
1/.Trọng lợng thiết bị ủi GTB;
2/.Phản lực P của đất tác dụng lên bàn ủi.
3/.Lực nâng S trong cơ cấu nâng thiết bị ủi;
4/.Phản lực tại khớp bản lề liên kết giữa khung ủi với máy kéo cơ sở Pc .
+Theo phơng thẳng đứng : Zc .
+Theo phơng ngang
: X c.
I. Xác định trọng lợng thiết bị ủi GTB.
Để xác định trọng lợng thiết bị ủi GTBmin ta thiết lập phơng trình cân bằng mô men
của các lực đối với điểm C :
M
SVTH :
min
Vũ Quốc Hng GTB =
min
C
= GTB .l0 R2 .l + R1 .m = 0
R2 .l R! .m R2 ( l à1 .m )
=
MSSV
: 7956-46
l0
l0
Lớp 46 M
14
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Trong đó:
Vậy :
+Phản lực R1 :
+ Phản lực R2 :
T a có :
GTB = 36 (kN)
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
R1 = 18(kN)
R2= 36(kN)
G
min
TB
= 39,6 (kN)
II.Xác định phản lực của đất tác dụng lên bàn ủi P.
Phản lực P của đất tác dụng lên bàn ủi đợc phân thành
+P1 theo phơng ngang
+P2 theo phơng đứng
N
P1
R1
R1
P1
P2
Fms
hp
P2
1
R2
R2
1.Khi bàn ủi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất để thực hiện quá trình đào đất:
Trớc bàn ủi cha có khối đất lăn, lúc đó:
P1= R1 = 18(kN)
P2= R2 = 36 (kN)
ở đây P2 hớng lên và điểm đặt của P1 và P2 nằm tại mặt nền đất .
2.Khi bắt đầu nâng bàn ủi ở cuối giai đoạn đào đất và tích đất.
Lúc này trớc bàn ủi đã có khối đất lăn . Khối đất này tạo ra áp lực N, nén
vào lòng bàn ủi .
Dới tác dụng của N, tại bề mắt làm việc của bàn ủi xuất hiện lực ma sát Fms,
cản lại chuyển động của đất khi nó cuộn lên phía trên bàn ủi: Fms=à1.N.
Mặt khác :
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
15
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
Fms=Gđ.à1.cos
Ta có:
Suy ra :
Fms =à1.N = Gd à1 cos.
N = Gd. cos = 4,24 (T) = 42,4(kN)
+ Gđ: trọng lợng của khối đất trớc bàn ủi, đợc xác định theo công thức:
2
B.H T
Gd = V . =
.
2.tg
Khi đó :
P1= N.sin(+1) +R1
P2= N.cos(+1) - R2
ở trờng hợp này, điểm đặt của P1, P2 đợc nâng lên, cách mặt nền đất một đoạn là:
hp=(0,17ữ 0,27).H = 0,25.1,337= 0,3 (m)
Trong đó:
+H : chiều cao của bàn ủi ;
+ : góc cắt của dao; = 500
+1 : góc ma sát giữa thép và đất; 1 = arctang(0.5)=26,50
Khi máy ủi làm việc gặp chớng ngại vật ở dao cắt, sẽ phát sinh tải trọng
động. Lúc đó phản lực theo phơng ngang của đất tác dụng dao cắt là lớn
nhất:
P1max=P1c+P1đ
Trong đó:
+P1c: Lực cản tĩnh, tính theo lực kéo lớn nhất của máy kéo
P1c=Tmax=Pb=max.Gb = 270 (kN)
max: Hệ số bám lớn nhất của máy kéo cơ sở, max = 0,9
Gb : Trọng lợng bám của máy kéo cơ sở; Gb=270(kN)
+ P1đ : Tải trọng động tác dụng lên dao cắt. Đợc xác định trên cơ sở
khảo sát máy ủi và chớng ngại vật nh một hệ thống đàn hồi một bậc tự
do, theo công thức:
P1d = V0 m..C0
Trong đó :
+ V0 là tốc độ chuyển động của máy ủi đợc tính tại thời điểm máy bắt
đầu bị quay trơn khi gặp chớng ngại vật, tơng ứng với lực kéo tiếp tuyến
lớn nhất nên thờng V0 là số I của máy kéo cơ sởla: V0 = 2,3 (km/h)
+ m : khối lợng của bàn ủi;
+C0 : Độ cứng tổng hợp của máy và chớng ngại vật
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
16
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
C0 =
C1.C2
C1 + C2
Có thể xác định gần đúng P1đ dựa vào hệ số tải trọng động:
kd =
Suy ra:
P1 max P1C + P1d
P
=
= 1 + 1d
P1C
P1C
P1C
P1đ = (kđ -1).P1C
Vậy:
P1max = P1C + (kđ - 1).P1C = 364,5 (kN)
Trong đó :
+ kd : Hệ số tải trọng động; thờng kđ = 1,5
Để xác định P2 tiến hành giải đồng thời hai phơng trình :
P1=N.sin(+1)+R1
P2=N.cos(+1)-R2
Nghiệm thu đợc cho ta :
N=
P1 R1
P2 + R2
=
sin ( + 1 ) cos( + 1 )
Suy ra:
P2 = (P1-R1).cotg(+1)-R2
Lực P2 có giá trị lớn nhất tại vị trí bắt đầu nâng bàn ủi lên ở cuối giai đoạn
đào đất và tích đất. Khi đó R1=R2=0 và góc cắt có giá trị nhỏ nhất. Lực P2
hớng xuống và đợc xác định theo công thức:
P2max=P1.cotg(+1) =14,2(kN)
3. Xác định lực trong cơ cấu nâng thiết bị ủi:
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
17
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
3.1 Khi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất
Sơ đồ xác định lực trong cơ cấu nâng (Vị trí ấn sâu dao cắt xuống đất)
ở giai đoạn này, lực trong cơ cấu nâng thiết bị ủi S đợc xác định từ phơng
trình cân bằng mô men của các lực với điểm C :
S=
GTB .l0 + P1.m + P2 .l
r
Thay giá trị P2max ,ta có :
S max =
Với :
GTB .l0 + P1max [ m + l cot g ( + 1 ]
r
=
223(kN)
GTB = 36(kN)
lo = 3,21(m)
l = 3,84 (m)
P1max = 364,5 (kN)
m = 0,54 (m)
r = 2,91(m)
Giá trị lớn nhất của Smax trong cơ cấu nâng không đợc lớn hơn lực nâng SY , đợc
xác định theo điều kiện ổn định của máy.
Smax Sy
Trong đó:
Sy là lực trong cơ cấu nâng đợc xác định từ điều kiện ổn định của máy
ủi.Ngoài ra Sy còn đợc xác định ở vị trí bắt đầu ấn dao cắt xuống đất để thực
hiện quá trình đào đất, máy có xu thế lật quanh điểm B .
Khi máy ủi lật quanh điểm A , lực P2 đợc xác định từ phơng trình cân bằng mô
men với điểm A:
P2 =
GT .lT GTB (l0 l1 )
l l1
= 276,6(kN)
Trong đó :
+ GT , GTB : trọng lợng máy kéo cơ sở và trọng lợng thiết bị ủi
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
18
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
Lực Sy trong cơ cấu nâng đợc xác định khi máy lật quanh điểm A từ phơng
trình cân bằng mômen với điểm C:
Sy =
P2 .l + P1.m + GTB .l0
r
= 450(kN)
3.2 Khi nâng thiết bị ủi ở cuối giai đoạn cắt đất .
Lúc này ở phía trớc bàn ủi đã đợc tích đầy đất, đây là vị trí mà cơ cấu nâng
làm việc nặng nề nhất. Những lực tác dụng lên thiết bị ủi gồm:
+ GTB: Trọng lợng thiết bị ủi.
+ Gđ : Trọng lợng của khối đất đợc nâng cùng bàn ủi.
+ Q : Lực cản trợt giữa khối đất đợc nâng cùng bàn ủi và phần đất còn lại
trong khối đất lăn trớc bàn ủi.
+P1 và P2 : Phản lực của đất tại dao cắt.
+Zc và Xc: Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy
Trọng lợng khối đất đợc nâng cùng bàn ủi:
Gd = F1.B. =
B.H 2 .
.K1 = 1,25(T)
2tg
Trong đó:
+K1 : Hệ số tỷ lệ giữa thể tích khối đất đợc nâng lên cùng bàn ủi và thể
tích khối đất lăn trớc bàn ủi; K1= 0,22
+B : Chiều rộng bàn ủi, B= 4(m)
+H : Chiều cao bàn ủi, H= 1,337(m)
+ : Trọng lợng riêng của đất. =1,6 (T/m3)
+ : Góc chảy tự nhiên của đất; = 450
+F1: Diện tích tiết diện ngang của khối đất đợc nâng lên cùng bàn ủi .
Lực cản trợt của đất :
Q = C.F2 = 18720(N)= 18,72(kN)
Trong đó:
+ C: Hệ số bám của đất và đất khi chúng trợt tơng đối với nhau ,
C = 0,5 .
+ F2: Diện tích bề mặt trợt giữa khối đất đợc nâng lên cùng bàn ủi và
phần đất còn lại trong khối đất lăn trớc bàn ủi;
F2 = B.H2
+B: Chiều rộng của bàn ủi;
+H2: Chiều cao của bề mặt trợt
H2 = 0,7 H= 936(mm) ;
+H: Chiều cao của bàn ủi.
Lực nâng Smax trong trờng hợp này đợc xác định từ phơng trình cân bằng mô
men của các lực lấy với điểm C :
S max =
SVTH :
Vũ Quốc Hng
GTB .l0 + Gd .lr + Q.l + P2 .l + P1.m
r
= 143,8(kN)
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
19
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
Lực nâng Smax cũng thoả mãn điều kiện ổn định:
Smax Sy
(Sy: Lực nâng đợc xác định từ điều kiện ổn định, máy lật quanh điểm A - điểm
tựa phía trớc của xích di chuyển )
Lực nâng để tính toán sức bền của cơ cấu nâng đợc xác định theo công thức:
St=Sy.kđ
= 630(kN)
Trong đó:
+kđ: Hệ số tải trọng động, kđ = 1,4
Mặt khác lực nâng Smax phải đợc kiểm tra theo công suất động cơ của
máy kéo và phải thoả mãn điều kiện để máy có thể vừa nâng thiết bị ủi
vừa di chuyển khi làm việc:
Nd / c Nn + Nd =
S y .Vn
1000.n
+
Tmax .Vd
, kW
1000.d
Trong đó:
+Nđc: Công suất động cơ của máy kéo cơ sở, Nđc = 220 (kW);
+Nn: Công suất tiêu hao cho cơ cấu nâng thiết bị ủi, kW;
+Nd: Công suất tiêu hao cho việc di chuyển máy,kW;
+Sy : Lực nâng xác định theo điều kiện ổn định, Sy = 450(kN);
+Vn: Vận tốc nâng thiết bị ủi, chọn Vn=0,1( m/s);
+ Vd: Vận tốc di chuyển của máy khi làm việc, Vd = 2,3(km/h);
+n: Hiệu suất cơ cấu nâng, n=0.95;
+d: Hiệu suất cơ cấu di chuyển, d=0.9;
+Tmax: Lực kéo tiếp tuyến lớn nhất của máy kéo, xác định theo lực bám.
Tmax = max.Gbám = 270 (kN)
Gbám: Trọng lợng bám của máy ủi đợc xác định nh sau:
Gbám= GT +GTB + P2= 300,2(kN)
Trong đó:
+ GT : Trọng lợng máy kéo cơ sở;
+ GTB: Trọng lợng thiết bị ủi;
+P2 : Phản lực của đất theo phơng thẳng đứng
Khi ấn sâu cỡng bức dao cắt vào đất ở giai đoạn bắt đầu đào, phản lực của
đất P2 hớng lên và đợc xác định từ phơng trình cân bằng mô men với điểm
lật B :
,
P2 =
SVTH :
Vũ Quốc Hng
GT .lT + GTB ( l0 + l1 )
l + l1
=
130(kN)
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
20
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
Xét sự cân bằng lực của riêng thiết bị ủi, ta xác định đợc lực đẩy cần thiết của
pistông trong xi lanh thuỷ lực để ấn sâu dao cắt vào đất:
,
P .l P1.m GTB .l0 R2 .l R1.m GTB .l0
Sd = 2
=
r
r
Thay số ta có :
Sd =
k , .x.B.( l à1.m ) GTB .l0
r
=
44,125(kN)
Trong đó :
+k,: Hệ số chịu tải của đất
+x: chiều rộng phần bị mòn
+B: Chiều rộng phần bàn ủi
+à1= 0,5
Lực Sđ thoả mãn điều kiện ổn định:
Sđ Sy'
4. Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy kéo.
Sơ đồ xác định phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy kéo.
Dới tác dụng của các ngoại lực P1, P2, S và GTB, tại khớp C liên kết giữa
khung ủi và máy kéo sẽ xuất hiện phản lực RC.
Phản lực này đợc phân thành hai lực thành phần : XC và ZC .
Ta có :
XC = P1+S.cos
= 458(kN)
ZC = S.sin - P2 - GTB = 130(kN)
Trong đó :
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
21
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
+ : góc giữa phơng của lực nâng thiết bị ủi S và đờng tâm của khung
ủi , = 65o
Phản lực XC sẽ đạt giá trị lớn nhất khi dao cắt của bàn ủi gặp chớng ngại
vật, lúc đó:
P1 = Pmax = 364,5(kN)
P2 = 36 (kN)
S = Smax = 223 (kN)
Khi máy ủi làm việc trên bề mặt dốc thì các lực đợc tính là:
XC= P1+ S.cos + GTB.sin =
ZC= S.sin - P2 - GTB.cos =
464(kN)
130,6(kN)
Trong đó:
+GTB : Trọng lợng thiết bị ủi;
+ : Góc nghiêng của mặt đất nơi máy ủi làm việc
`
Chơng v .Tính ổn định máy ủi.
I. Kiểm tra ổn định máy ủi ở hai vị trí sau:
1.Dao cắt của bàn ủi gặp chớng ngại khi bắt đầu ấn sâu xuống đất.
Máy có xu hớng lật quanh điểm O1, mômen gây lật chủ yếu do lực trong
cơ cấu nâng S gây ra.
Hệ số ổn định trong này đợc xác định theo công thức sau:
kod =
M G GT .l1
=
1.15
ML
S .l2
Trong đó :
+MG: Mômen chống lật, MG=GT.l1
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
22
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
+ML: Mômen gây lật máy ủi quanh điểm O1, ML = S.l2
+GT : Trọng lợng máy ủi.
+ S: Lực trong cơ cấu nâng thiết bị ủi.
S max =
GTB .l0 + P1 max [ m + l cot g ( + 1 ]
= 175,35 (kN)
r
Trong đó:
+P1max: Lực cản đào lớn nhất theo phơng ngang khi dao cắt gặp vật cản.
+l1, l2:Cánh tay đòn của các lực tơng ứng GT , S với điểm O1.
+Pb: Lực bám giữa cơ cấu di chuyển với mặt đất.
+: Hệ số bám của máy kéo.
+Gb: Trọng lợng bám của máy kéo.
ở trờng hợp này vì điểm đặt của P 1 là O và điểm lật O1 cùng nằm trong mặt
phẳng ngang có thể xem phản lực tại khớp C do P 1 gây ra có giá trị nhỏ và
không ảnh hởng đến độ ổn định của máy. Mômen gây lật máy quanh điểm O 1
chủ yếu do lực nâng S gây ra. Khi dao cắt gặp chớng ngại vật thì lực P1 đạt giá
trị lớn nhất :
P1max = Pb = .Gb=270(kN)
Khi đó, lực nâng S sẽ đạt giá trị lớn nhất và máy dễ bị lật nhất.
Theo tính toán ở trên ta có:
Smzx= 175,35 (kN)
Thay các số liệu tính toán ta đợc:
kôđ=
300,2 x 2,7
= 1.18 > 1,15
175,35 x 3,9
Nh vậy trờng hợp này đảm bảo điều kiện ổn định.
2. Bàn ủi bắt đầu đợc nâng lên ở cuối quá trình đào.
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
23
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
Khi đó phía trớc bàn ủi có đầy đất, máy có xu thế lật quanh điểm O 2 (hình
vẽ trên). Muốn nâng đợc thiết bị ủi lên thì lực nâng S phải thắng đợc lực
cản do áp lực của khối đất trớc bàn ủi tác dụng vào bàn ủi. Khi đó điểm đặt
của lực P1 đợc nâng lên, phơng của lực P1 xem gần đúng trùng với đờng tâm
của khung ủi tức là đi qua điểm C, nên phản lực X C tại khớp C do P1 sinh ra
sẽ tạo ra mô men giữ ổn định cho máy quanh điểm lật O2.
Mô men chống lật đợc xác định theo công thức:
MG=GT.l1+Xc.m = GT.l1+P1.m =483(kNm)
Trong đó:
+Xc: Phản lực theo phơng ngang tại khớp C do P1 sinh ra: Xc= P1.
+P1: Lực cản do áp lực của khối đất trớc bàn ủi tác dụng lên khung ủi.
Mô men lật do lực nâng S trong cơ cấu nâng tạo ra:
ML=S.l2
Ta có:
ML= 315(kNm)
Hệ số ổn định đối với trờng hợp này đợc xác định theo công thức:
K od =
M G GT .l1 + X c .m GT .l1 + P1.m
=
=
1.5
ML
S .l2
S .l2
Thay số ta có :
Kôđ=1,53
Nh vậy đảm bảo điều kiện ổn định trong quá trình làm việc
Chơng vi .xác định năng suất của máy ủi
I.Năng suất của máy ủi
Năng suất sử dụng của máy ủi khi đào và chuyển đất đợc xác định theo
công thức:
Qs=
3600 * V * kd * ktg
Tck * kt
(m3/h)
Trong đó :
+ V: Thể tích khối đất trớc bàn ủi ở trạng thái tơi ( m3 )
+ Ktg: Hệ số sử dụng thời gian, Ktg = 0,85
+ Kd: Hệ số kể đến ảnh hởng của độ dốc nơi thi công đến năng suất
(Kd=0.55 khi lên dốc; Kd=1.50 khi xuống dốc).
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
24
Trờng Đại học Xây dựng
Khoa Cơ khí Xây dựng
Đồ án môn học
Máy Làm Đất
+Kt: Hệ số tơi của đất.
+Tck: Thời gian một chu kỳ làm việc của máy ủi (s).
Theo công thức tính năng suất ta thấy năng suất sử dụng của máy ủi phụ thuộc vào
hai thông số chính: V và Tck.
-Thể tích khối đất trớc bàn ủi V phụ thuộc vào các thông số profil của bàn ủi. Thời
gian chu kỳ làm việc của máy Tck phụ thuộc vào rất nhiều thông số nh: Công suất ,
trọng lợng , vận tốc làm việc của máy, các lực cản tác dụng lên máy khi làm việc,
chiều dài quãng đờng chuyển đất và đổ đất , điều kiện thi công và tính chất cơ lý
của đất. Việc xác định chính xác hai thông số này có ảnh hởng lớn đến độ chính
xác khi xác định năng suất máy ủi.
1.Thể tích khối đất trớc bàn ủi: V
Ta tiến hành xác định thể tích khối đất trớc bàn ủi theo hai phơng pháp .
1.1Xác định thể tích khối đất trớc bàn ủi theo phơng pháp cũ:
Đây là phơng pháp xác định gần đúng thể tích khối đất .
Coi thể tích này nh một hình lăng trụ có đáy là một tam giác vuông ABC nh hình :
Trong đó :
+B, H: Chiều rộng và chiều cao của bàn ủi, m;
+: Góc chảy tự nhiên của đất ở trạng thái tơi.
+Thông thờng = 45o nên:
SVTH :
Vũ Quốc Hng
MSSV : 7956-46
Lớp 46 M
25
