Thiết kế máy ủi trên máy kéo bánh xích T100

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN CƠ GIỚI HÓA XN-XD
  
ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY XÂY DỰNG
Đề tài :
THIẾT KẾ MÁY ỦI TRÊN MÁY KÉO
BÁNH XÍCH T100
GVHD : NGUYỄN DANH SƠN
SVTH : NGUYỄN HIỆP
MSSV : 20200858


TP . HỒ CHÍ MINH – 06 / 2006
BK
TP.HCM
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
Lời mở dầu
Trong thời đại ngày nay ,khi mà nền khoa học ngày càng phát triển thì việc xây
dựng và phát triển cơ sở hạ tầng là một yêu cầu hàng đầu để thúc đẩy nền kinh
tế phát triển .Việc cơ khí hóa trong xây dựng nói chung và cơ giới hóa khâu làm
đất nói riêng là một yêu cầu cấp bách của tình hình nước ta.Việc xuất hiện các
loại máy làm đất trong các công trình xây dựng như Máy ủi ,Máy xúc chuyển
,Máy đầm lèn …đã góp phần tăng năng suất lao động,tăng tốc độ thi công ,giảm
giá thành công trình đồng thời giảm được cường độ lao động và góp phần bảo vệ
sức khỏe ,an toàn cho người công nhân.
Đề tài của đồ án này là “Thiết kế máy ủi trên máy kéo bánh xích T100”. Đồ án
này giúp sinh viên hiểu rõ hơn về việc tính toán và thiết kế máy ủi nói riêng và
các loại máy khác trong ây dựng nói chung.
Trong thời gian thực hiện đồ án này em được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô
bộ môn và đặc biệt là của Thầy Nguyễn Danh Sơn.Em xin chân thành cám ơn.

Sinh viên thực hiện đồ án
NGUYỄN HIỆP
Mục lục
Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ MÁY ỦI...................................................................4
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
1.1 Công dụng máy ủi:......................................................................................4
1.2 Phân lọai máy ủi:.........................................................................................5
Chương 2 . TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY ỦI...............................................5
2.1.TÍNH TOÁN CHUNG MÁY ỦI......................................................................5
2.1.1 Xác đònh các thông số cơ bản của máy ủi và bàn ủi.................................5
2.1.1.1 Xác đònh các thông số cơ bản của máy ủi..............................................5
2.1.1.2Xác đònh các thông số cơ bản của bàn ủi(hình 4-1[I])............................7
1.Xác đònh các thông số động học của bàn ủi................................................7
2. Xác đònh thông số hình học của bàn ủi :....................................................8
2.1.2.Tính toán lực kéo và công suất của máy ủi:...........................................10
2.1.2.1 Xác đònh tổng các lực cản tác dụng lên máy ủi. .................................11
1. Xác đònh lực cản cắt đất, W1, kN............................................................11
2. Đònh lực cản di chuyển do khối đất lăn trước bàn ủi tạo ra ..................13
3. Xác đònh lực cản di chuyển do đất cuộn lên phía trên bàn ủi tạo ra......13
4 . Xác đònh lực cản di chuyển bản thân máy ủi..........................................14
5. Xác đònh lực cản di chuyển do ma sát giữa dao cắt của bàn ủi và đất tạo
ra .................................................................................................................14
2.1.2.2 Lực kéo tiếp tuyến của máy ủi Pk.......................................................15
2.1.2.3 Xác đònh lực bám của máy ủi Pb.........................................................15
2.1.2.4 Xác đònh công suất động cơ của máy ủi .............................................16
2.2.XÁC ĐỊNH LỰC TÁC DỤNG LÊN MÁY ỦI :............................................16
2.2.1.Xác đònh trọng lượng thiết bò ủi GTB.....................................................17
2.2.2. Xác đònh phản lực của đất tác dụng lên bàn ủi P...................................18
2.2.2.1. Với máy ủi thường (bàn ủi không quay).........................................18

2.2.2.2. Với máy ủi vạn năng (bàn ủi quay)................................................21
2.2.3. Xác đònh lực trong cơ cấu nâng thiết bò ủi ............................................22
2.2.3.1. Khi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất (ở giai đoạn đào và tích đất )
.....................................................................................................................23
2.2.3.2. Khi nâng thiết bò ủi ở cuối giai đoạn đào và tích đất (hình 4.8b)....25
2.2.4. Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy kéo...........................28
2.3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA MÁY ỦI.......29
2.3.1. Chọn vò trí tính máy ủi...........................................................................29
2.3.2. Tính toán và thiết kế thiết bò ủi.............................................................31
2.3.2.1. Tính toán và thiết kế thiết bò ủi thường với bàn ủi không quay......31
2.3.2.2 .Tính toán và thiết kế thiết bò ủi vạn năng với bàn ủi quay............43
2.4 TÍNH ỔN ĐỊNH MÁY ỦI : ..........................................................................52
2.4.1 Dao cắt của bàn ủi gặp chướng ngại vật khi bắt đầu ấn sâu xuống đất :53
2.4.2.Bàn ủi được nâng lên ở cuối quá trình đào và tích đất: .........................54
2.5. XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT CỦA MÁY ỦI :.................................................55
2.5.1.Xác đònh năng suất của máy ủi khi đào và chuyển đất :........................55
2.5.1.1.Xác đònh thể tích khối đất trước bàn ủi :..........................................56
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
2.5.1.2.Xác đònh thời gian một chu kỳ làm việc của máy ủi:.......................58
2.5.2Xác đònh năng suất máy ủi khi san đất ...................................................59
2.5.3Xác đònh chiều dài giới hạn quãng đường chuyển đất ...........................59
Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ MÁY ỦI
1.1 Công dụng máy ủi:
Máy ủi là một loại máy làm đất gồm có máy kéo cơ sở và bộ công tác dùng
để đào –vận chuyển đất và san bằng bề mặt thi công.
Trong thực tế ,máy ủi thường được sử dụng làm các công việc sau:
- Đào hồ ao ,kênh mương nông và rộng
- Đào các móng nhà lớn
- Đào lắp đường có độ cao không quá 2m

SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
- San sơ bộ tạo mặt bằng lớn để xây dựng sân quảng trường ,sân vận
động ,khu công nghiệp và các đô thi mới
- San lắp rãnh đặt đường ống hoặc móng nhà sau khi đã thi công xong
- Thu dọn vật liệu phế thải trên hiện trường sau khi công trình đã hoàn
thành.
- Dồn vật liệu thành đống cao để tạo điều kiện thuận lợi cho máy xúc một
gầu xúc vật liệu đỗ lên ô tô
- Trợ lực đẩy cho máy cạp khi máy cạp đào đất gặp đất rắn
- Kéo các phương tiện khác
1.2 Phân lọai máy ủi:
Bộ phận làm việc chính của máy ủi là bàn ủi
a. Dựa vào góc đặt của bàn ủi so với trục dọc của máy
- Máy ủi vạn năng
- Máy ủi thường
b. Dựa vào phương pháp điều khiển máy ủi
- Máy ủi điều khiển bằng thủy lực
- Máy ủi điều khiển bằng cáp
c. Dựa vào công suất và lực kéo của máy
Loại máy ủi Công suất động cơ (kW) Lực kéo (T)
Rất nhỏ
Nhỏ
Trung bình
Lớn
Rất lớn
Đến 15
15÷60
60÷110
110÷220

>220
Đến 2,5
2,5÷7,5
7,5÷15
15÷20
>30
d. Dựa vào cơ cấu di chuyển :
- Máy ủi bánh xích
- Máy ủi bánh hơi
Chương 2 . TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY ỦI
2.1.TÍNH TOÁN CHUNG MÁY ỦI
2.1.1 Xác đònh các thông số cơ bản của máy ủi và bàn ủi.
2.1.1.1 Xác đònh các thông số cơ bản của máy ủi
Các thông số cơ bản của máy ủi gồm: trọng lượng sử dụng của máy G
m
; lực
léo danh nghóa của máy T; trọng lượng thiết bò ủi; chiều cao nâng bàn ủi lớn
nhất; tốc độ di chuyển của máy khi làm việc; áp suất của máy xuống đất; phản
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
lực của đất tác dụng lên dao cắt; tốc độ chuyển động của dao cắt theo phương
thẳng đứng.
Trọng lượng của máy ủi có thể chọn theo kinh nghiệm dựa vào trọng lượng
máy kéo :G
m
=(1,15÷1,2)G
T
=1,16.12,1=14,05 Tấn
Trọng đó ,G
T

=12,1 tấn _trọng lượng máy kéo cơ sở.
Khi tính toán và thiết kế máy ủi, thường biết trước công suất động cơ của
máy kéo cơ sở N
đ
với máy kéo T100M , N
đ
= 74 kW = 99,23 mã lực. Các thông
cơ bản của máy ủi có thể được xác đònh dựa vào công suất động cơ của máy
kéo cơ sở, theo các công thức kinh nghiệm sau:
a)Lực kéo danh nghóa,daN:
= ÷ = =
đ
T (0,77 1,23)93,5.N 0,77.93,5.99,23 7144daN
(4-1[I])
b) Trọng lượng toàn bộ của máy,daN:
= ÷ = =
m đ
G (0,77 1,23).110.N 1,2.110.99,23 13,098daN
(4-1a[I])
c) Trọng lượng thiết bò ủi,daN:
= ÷ = =
TB đ
G (0,77 1,23).18,8.N 1.18,8.99,23 1865daN
(4-1b[I])
d) Chiều cao nâng bàn ủi lớn nhất,mm
= ÷ = =
3
3
đ
h (0,79 1,22).208 N 1,14.208. 99,23 1100mm

(4-1c[I])
e) Tốc độ di chuyển của máy khi làm việc,km/h:
-Khi đào và chuyển đất: thường là số I của máy kéo cơ sở. Theo kinh nghiệm
chọn
min
v 2,36km / h=
-Khi di chuyển không tải: thường là số tiến cao nhất của máy kéo cơ sở. Theo
kinh nghiệm chọn
max
v 10,1km / h=
f) p suất của máy xuống đất,daN/cm
2
: p = 0,5

g) Phản lực tác dụng lên dao cắt của bàn ủi
Phản lực của đất tác dụng lên dao cắt cảu bàn ủi là một trong những thông số
quan trọng, ảnh hưởng lớn đến quá trình cắt đất cũng như năng lượng tiêu hao
trong quá trình cắt đất và năng suất máy ủi. Khi tính toán trọng lượng thiết bò ủi
và tính sức bền thiết bò ủi, đặc biệt là tính bền bàn ủi cần phải xác đònh được
phản lực này.
Để xác đònh phản lực cản đất tác dụng lên dao cắt của bàn ủi, ta tiến hành
khảo sát vò trí bàn ủi bắt đầu cắt đất ở giai đoạn dào và tích đất, trước bàn ủi
chưa có khối đất lăn,có kể đến sự mòn (hoặc cùn) của dao cắt.
Khi máy ủi bắt đầu ấn sâu dao cắt vào đất để tiến hành quá trình đào đất, tại
dao cắt có hai thành phản lực của đất tác dụng:
-Phản lực pháp tuyến R
2
(N) theo phương thẳng đứng được xác đònh theo
công thức:
2

R k '.x.B=
(4-2[I])
Trong đó:
k '
-hệ số khả năng chòu tải của đất, thường
2
k ' (50 60)N /cm= ÷
;
x-chiều rộng phần bò mòn (hoặc cùn) của dao cắt, thường
x (1,0 1,5)cm= ÷
;
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
B-chiều rộng bàn ủi,
B 322cm
=
Vậy:
1
2
R 50.1.3940.10 19700N
−
= =
-Phản lực tiếp tuyến R1(N), phản lực này do ma sát giữa dao cắt và đất gây
ra:
1 1 2
R .R= µ
(4-2a[I])
1
µ
-hệ số ma sát giữa thép và đất,

1
0,5µ =
đối với đất sét nhẹ và trung
bình ,(Bảng 4-1[I])
Vậy:
1
R 0,5.19700 9850N= =
i) Tốc độ chuyển động của dao cắt theo phương thẳng đứng v
h
đây cũng chính là tốc độ hạ bàn ủi trong khi đào đất. Tốc độ này được xác đònh
dựa vào tốc độ di chuyển của máy khi đào đất,tính theo công thức:
= α
h đ
v v .tg
(4-2b[I])
v
đ
- tốc độ di chuyển của máy khi đào đất;
= =
đ
v 2,36km/ h 0,66m/ s
α - góc sau của dao cắt;
α =
0
30

Vậy:
= =
h
v 0,66.tg30 0,38m / s

2.1.1.2Xác đònh các thông số cơ bản của bàn ủi(hình 4-1[I])
1.Xác đònh các thông số động học của bàn ủi.
Các thông số động học của bàn ủi gồm:
- Góc cắt của dao cắt
δ
;
- Góc sắc của dao cắt
β
;
-Góc sau của dao cắt
α
;
- Góc quay của bàn ủi trong mặt phẳng ngang
ϕ
(còn gọi là góc đặt của bàn
ủi);
- Góc tự lựa, là góc tạo bởi mép dưới dao cắt của bàn ủi và phương
ngang(nhìn từ phía trước bàn ủi)
γ
, (Hình 4-1b[I]);
- Góc nghiêng bàn ủi so với phương ngang
ε
;
- Góc lật
ψ
và góc đặt của tấm chắn phía trên
ψ
1
;
Các thông số trên không những có ảnh hưởng đến lực cản cắt và lực cản ma

sát trược giữa đất và bàn ủi cũng như năng lượng tiêu hao trong quá trình cắt đất
mà còn ảnh hưởng lớn đến khả năng tích tụ đất trước bàn ủi và năng suất của
máy. Vì vậy, nếu phân tích đặc điểm quá trình làm việc của máy ủi và xác đònh
giá trò hợp lí của các thông số cơ bản của bàn ủi sẽ góp phần làm giảm các lực
càn tác dụng lên máy khi làm việc cũng như giảm năng lượng tiêu hao cho việc
đào đất và tích đất; đồng thời rút ngắn thời gian và chu kỳ làm việc và tăng năng
suất máy.
- Trước hết cần xác đònh giá trò hợp lí của góc cắt. Góc cắt của dao cắt ở máy
ủi bằng tổng của góc sau và góc sắc của dao:
δ = α +β
Thường góc sau của dao cắt
α =
0
30
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
Góc cắt của dao cắt là thông số động hhọc cơ bản nhất của àn ủi. Nó ảnh
hưởng lớn đến lực cản cắt và năng lượng tiêu hao cho quá trình cắt. Kết quả
nghiên cứu thực nghiệm của các chuyên gia Máy Làm Đất đã chứng minh rằng:
nếu góc cắt của dao cắt ở bàn ủi
δ >
0
55
thì lực cản cắt tăng nhanh. Khi đó, cứ
ứng với một độ tăng của góc cắt thì lực cản cắt tăng 1,5% và dẫn đến năng
lượng tiêu hao cho quá trình cắt cũng tăng lên nhiều. Tuy nhiên, nếu góc cắt
δ <
0
45
thì theo công thức trên, góc sắc của dao cắt

β <
0
15
. Điều đó làm cho độ
bền của dao không đảm bảo.
Kết hợp các yếu tố phân tích ở trên, góc cắt hợp lí của dao cắt ở máy ủi
δ =
0
52
- Góc lật của bàn ủi và góc đặt của tấm chắn phía trên có ảnh hưởng đến khả
năng tích tụ đất trước bàn ủi và năng suất máy. Giá trò hợp lí của máy này phải
đảm bảo sao cho trong quá trình đào, khi đất đã được tích đầy trước bàn ủi lên
hết chiều cao của nó nhưng đất không bò rơi lại phía sau bàn ủi mà luôn luôn
hướng về phía trước. Để thỏa mãn điều kiện đó, kết quả nghiên cứu thực nghiệm
cũng đã xác đònh được giá trò tối ưu của góc lật của bàn ủi và góc đặt tấm chắn
như sau:
- Góc đặt của tấm chắn ở phái trên bàn ủi:
ψ =
0
1
90
;
- Góc lật của bàn ủi không quay của máy ủi thường
ψ =
0
70
;
- Bàn ủi thường được đặt nghiêng, góc nghiêng của bàn ủi so với phương ngang
phải đảm bảo để đất dễ dàng cuộn lên phía trên bàn ủi, đồng thời giảm lực ma
sát giữa đất và mmặt cong của bàn ủi, góp phần giảm lực cản di chuyển khi máy

làm việc cũng như giảm năng lượng tiêu hao trong quá trình đào đất và tích đất.
Trên cơ sở phân tích trên, các thông số động học cơ bản của bàn ủi, được xác
đònh bằng thực nghiệm và cho kết quả như bản sau:
TT Các thông số động học của bàn ủi Bàn ủi quay
1 Góc cắt của dao cắt
δ
52
0
2 Góc nghiêng bàn ủi
ε
75
0
3 Góc lật của bàn ủi
ψ
70
0
4
Góc đặt tấm chắn phía trên
ψ
1
90
0
5 Góc sau của dao cắt
α
30
0
6 Góc tạo bởi giữa bàn ủi và trục dọc máy(góc
quay của bàn ủi)
ϕ
50

0
7 Góc tạo bởi mép dưới dao cắt và phương
ngang(khi nhìn từ phía trước) còn gọi la góc tự
lựa của bàn ủi
±
0
10
2. Xác đònh thông số hình học của bàn ủi :
-Xác đònh chiều cao H của bàn ủi :Dựa vào lực kéo của máy kéo cơ sở :
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
3
450 0.1 0.5H T T= −
,(mm) (4-3[I])
= − =
3
H 450. 0,1.71,44 0,5.71,44 830,9mm
Chọn H=830 mm
Trong đó : T là lực kéo danh nghóa của máy kéo cơ sở ,kN. T=71,44 kN
-Xác đònh chiều rộng B của bàn ủi:
Chiều rộng B của bàn ủi được xác đònh sơ bộ theo chiều cao:
B (2.6 3.0).H= ÷
Mặt khác, chiều rộng nhỏ nhất của bàn ủi phải bảo đảm sao cho, sau khi bàn
ủi đã quay và đặt nghiêng so với trục dọc của máy, thì hình chiếu bàn ủi lên
phương vuông góc với phương di chuyển phải lớn hơn chiều rộng bao của máy
kéo (kể cả phần nhô ra của khung ủi) không nhỏ hơn 100 mm về mỗi phía .Vì
vậy, theo kinh nghiệm, chiều rộng của bàn ủi thường được chọn như sau :
0
2460
(700 900) 730 3941

sin sin 50
b
B mm
ϕ
= + ÷ = + =
Trong đó :
b =2460 mm - chiều rộng bao của máy kéo cơ sở
ϕ =50
0
–góc quay của bàn ủi trong mặt phẳng nằm ngang
Vậy: B =3941 mm
R
a
α
β
δ
ϕ
γγ
γ
a)
b)
H H
k
δ
ψ
1
ψ
Hình 1.1:Các thông số cơ bản của bàn ủi .
-Xác đònh bán kính cong của bàn ủi R:
Bàn ủi của máy ủi thường cũng như máy ủi vạn năng có biên dạng (profil)

hình cong với bán kính cong R, riêng phần dưới của bàn ủi có dạng phẳng với
chiều rộng là a (hình 4.1a ) để lắp dao cắt đất. Sở dó bàn ủi có kết cấu như vậy là
để giảm lực can ma sát giữa đất và bàn ủi trong quá trình đào đất và tích đất,
đồng thời đảm bảo cho đất khi cuốn lên phía trên bàn ủi ,luôn luôn có xu hướng
đổ về phía trước mà không bò rơi lại phía sau bàn ủi. Mặt khác, kết cấu bàn ủi
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
như thế còn có tác dụng làm tăng năng suất máy. Bán kính cong R của bàn ủi
được xác đònh dựa vào quan hệ hình học giữa R với chiều cao H và chiều rộng a
của phần có dạng phẳng của bàn ủi, góc cắt của dao cắt và góc lật của bàn ủi
(hinh 1.1a ).Thực hiện phép chiếu các thông số này theo phương đứng, sẽ nhận
được phương trình sau :
H a.sin R.(cos cos )= δ + δ + ψ
Từ đó suy ra :
H a.sin
R
cos cos
− δ
=
δ + ψ
(4.3b[I])
Ở đây :
H - chiều cao bàn ủi (không kể tấm chắn phía trên);
a - chiều rộng vùng phẳng của bàn ủi để lắp dao cắt, xem hình (4-1a); Với
các máy ủi đang được sử dụng phổ biến hiện nay, thường :
a 200
=
mm;
δ
-góc cắt của dao cắt;

ψ
-góc cắt lật của bàn ủi.
−
= =
−
0
0 0
830 sin52
R 702mm
cos52 cos70
Chọn R=700 mm
- Xác đònh chiều cao tấm chắn phía trên:
Tấm chắn phía trên có tác dụng giữ cho đất không bi rơi vãi lại phía sau bàn ủi
khi nó đã được tích tụ đầy phía trước bàn ủi. Chiều cao của tấm chắn cũng được
xác đònh dựa vào chiều cao H của bàn ủi, theo công thức kinh nghiệm sau :
= ÷
= =
1
1
H (0.15 0.25).H
H 0,15.830 124,5mm
chọn H
t
=130 mm
2.1.2.Tính toán lực kéo và công suất của máy ủi:
Mục đích của việc tính toán lực kéo máy ủi là: Dựa vào tính chất cơ lý
của đất, nơi của máy làm việc và các thông số cơ bản của máy ủi cũng như bàn
ủi để xác đònh các lực cản tác dụng lên máy; trên cơ sở đó xác đònh được lực kéo
và công suất cần thiết cung cấp cho máy ùi trong quá trình làm việc. Sau đó dựa
vào trò số công suất tính toán sẽ tiến hành kiểm tra theo công suất máy kéo cơ sở

xem có thỏa mãn không, hoặc chọn máy kéo thích hợp với thiết bò ủi cần thiết
kế.
Việc tính toán lực kéo máy ủi dược tiến hành ở giai đoạn máy đang
chuyển đất về phía trước. Trong khi đất chuyển về phía trước, sẽ có hiện tượng
đất bò rơi vãi sang hai bên bàn ủi. Để bù lại lượng đất bò rơi vãi đó, nhằm nâng
cao năng suất của máy. Đồng thời với quá trình chuyển đất, máy ủi thường tiến
hành cắt đất với chiều cắt không đổi trên suuốt chiều dài quẵng đường chuyển
đất. Khi đó điều kiện cần và đủ để máy ủi có thể di chuyển được sẽ là:
k b
W P P≤ ≤
Trong đó: W-tổng các lực tác dụng lên máy ủi
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
P
k
-lực kéo tiếp tuyến của máy kéo cơ sở
P
b
-lực bám giữa cơ cấu di chuyển và mặt đường.
2.1.2.1 Xác đònh tổng các lực cản tác dụng lên máy ủi.
Với máy ủi vạn năng :
Khi làm việc ,bàn ủi của máy vạn năng thường quay trong mặt phẳng nằm
ngang và được đặt nghiên so với phương di chuyển của máy .Do đó tổng các lực
cản tác dụng lên máy ủi vạn năng trong quá trình chuyển đất về phía trước được
xác đònh theo công thức :
Tổng các lực cản tác dụng lên máy được xác đònh theo công thức:
' ' '
5
1 2 3 4
W W W W W W= + + + +

W
1
’-lực cản cắt đất,
W
2
’-lực cản di chuyển do đất lăn trước bàn ủi tạo ra,
W
3
’ =W
3
sinϕ +W
T

Trong đó :
W
3
-lực cản di chuyển do đất cuộn lên phía trên bàn ủi tạo ra
W
T
-lực cản di chuyển do đất trượt dọc bàn ủi tạo ra
W
4
-lực cản di chuyển bản thân máy ủi,
W
5
-lực cản di chuyển do ma sát giữa dao cắt bàn ủi và đất tạo ra.
Lực cản W
5
chỉ được tính đến trong trường hợp: Máy ủi đang tiến hành cắt
đất với dao cắt đã bò mòn(cùn), đồng thời thành phần lực cản đào theo phương

thẳng đứng R
2
và trọng lượng bản thân thiết bò ủi G
TB
chỉ truyền xuống đất mà
không truyền qua cơ cấu nâng thiết bò ủi và cơ cấu di chuyển máy ủi trong khi
tiến hành cắt đất đồng thời với quá trình di chuyển đất về phía trước.
1. Xác đònh lực cản cắt đất, W
1
, kN.
1 1
W k.B.h sin= ϕ
(4-4[I])
Trong đó:
k-lực cản cắt riêng(còn gọi là hệ số lực cản cắt)
Giá trò của k khi góc cắt
0
52δ =
, phụ thuộc vào đất, được chọn như sau:
Với đất loại I:
2
k 10 55,kN / m= ÷
Với đất loại II:
2
k 57 110,kN / m= ÷
Với đất loại III:
2
k 110 170,kN / m= ÷
Chọn để tính với đất loại II:
2

k 100kN / m=
B-chiều rộng bàn ủi,m : B =3,41 m
h
1
- chiều sâu cắt (m) do bàn ủi tiến hành cắt đất dể bù lại lượng rơi vãi sang
hai bên trong quá trình chuyển đất; được xác đònh theo công thức
1
1
k .V
h
B
=
(4-4a[I])
k
1
-hệ số kể đến lượng đất bò rơi vãi sang hai bên trên một m chiều dài quãng
đường vận chuyển đất. Giá trò của nó phụ thuộc vào tính chất của đất:
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
Với đất ướt dính:
1
k 0,025 0,032= ÷

Ta chọn :
1
k 0,03=
Chọn k
1
= 0,03
V-thể tích khối đất lăn trước bàn ủi, m

3

Thể tích V phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất cũng như chiều cao, chiều rộng
của bàn ủi và được xác đònh theo công thức:
2
T
t
H .B
V
2.k
=
(4-5[I])
H
T
-chiều cao kể cả tấm chắn phái trên bàn ủi,m, xem (Hình 4-1a[I])
T 1
H H H 830 130 960mm 0,96m= + = + = =
H-chiều cao bàn ủi được tính theo công thức(4-3[I])
H
1
-chiều cao tấm chắn phía trên của bàn ủi
B-chiều rộng của bàn ủi; B = 3,41m
k
t
-hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất cũng như tỉ số giữa chiều cao
và bề rộng của bàn ủi
H
B
được chọn theo (Bảng 4-3[I])
H 960

0,24
B 3940
= =
tra theo (Bảng 4-3[I]) ta được:
Với đất ướt và dẻo:
k 0,8
t
=

Vậy :
2 2
3
T
t
H .B 0,96 .3,94
V 2,27m
2.k 2.0,8
= = =
Thay vào công thức (4-4a[I]):
1
1
k .V 0,03.2,27
h 0,017m 17mm
B 3,94
= = = =
1 1
W k.B.h sin 100.3,94.0,017 5,13kN= ϕ = =
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
P

ms
=G
d
.
µ
1
cos
δ.
P
3
=G
d
.
µ
1
cos
2
δ.
G
d
δ
G
d
W
2
h
A
C
B
V

B
H
H
1
γ
Hình 4.2:sơ đồ xác đònh lực cản tác dụng lên máy ủi
d)
c)
b)
a)
V
G
d
.
µ
2
G
d
.
µ
1
µ
2
W
T
=G
d
.
µ
1

µ
2
cos
δ
ϕ
V
R
R
1
R
2
α
h
N=G
d
.cos
δ.
2. Đònh lực cản di chuyển do khối đất lăn trước bàn ủi tạo ra
(Hình 4-2[I])
= µ ϕ = ρ µ ϕ
'
2 đ 2 2
W G . sin V. . ,sin
(4-6[I])
G
đ
- trọng lượng khối đất lăn trước bàn ủi, dược xác đònh theo công thức:
= ρ = ρ = =
γ
2

2
T
đ
0
B.H
3,94.0,96
G V. . .18 32,68kN
2.tg 2.tg45
V- thể tích khối đất lăn trước bàn ủi, V = 2,1 m
3

ρ
- trọng lượng riêng của đất, chọn theo (Bảng 1-5[I]); với đất loại III: sét, á
sét chặt, hoàng thổ ẩm và chặt:
ρ =
3
18kN / m
với hệ số tơi
= ÷
t
k 1,24 1,32
.
µ
2
- hệ số ma sát giữa đất và đất, giá trò của nó phụ thuộc vào tính chất đất;
với đất sét nhẹ và trung bình theo (Bảng 4-1[I]),
µ =
2
0,5
Vậy:

= µ ϕ = =
0
2 d 2
W G . sin 32,68.0,7.sin50 17,52kN
3. Xác đònh lực cản di chuyển do đất cuộn lên phía trên bàn ủi tạo ra.
Khi máy ủi thực hiện quá trình đào và tích đất, đất được cuộn lên trên để tạo
thành khối đất lăn phía trước bàn ủi, có thể tích V và trọng lượng là G
đ
. khối đất
lăn này sẽ nén vào bề mặt làm việc của bàn ủi áp lực:
đ
N G .cos= δ
Dưới tác dụng của N, tại bề mặt tiếp xúc giữa khối đất lăn và lòng bàn ủi xuất
hiện lực ma sát P
ms
(h4.2.b[I]), chống lại chuyển động của khối đất khi nó cuộn
lên phía trên bàn ủi.
Lực ma sát này có phương vuông góc với phương của áp lực N và được xác
định theo công thức:
= µ = µ δ
1 1 đms
P .N .G .cos
(4-7[I])
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
Chiếu lực P
ms
xuống phương di chuyển của máy khi làm việc, sẽ xác đònh được
lực cản di chuyển do khôi đất cuộn lên phái trên bàn ủi tạo ra:
= δ ϕ+ µ ϕ+=

' 2
3 ms T 1 đ T
W P .cos .sin W .G .cos .sin W
(4-8[I])
Trong đó:
δ
-góc cắt của dao cắt,độ;
δ
=52
o
µ
1
-hệ số ma sát giữa thép và đất,với đất sét nhẹ và trung bình theo (Bảng 4-
1[I]);
µ
1
=0,5
W
T
được xác đònh như sau:
Khi máy ủi vạn năng dùng để đào và chuyển đất ,bàn ủi quay trong mặt
phẳng nằm ngang và tạo với trục dọc của máy một góc ϕ ;thường góc ϕ
=45
0
÷60
0
(hình 4.2d).Lúc đó đất sẽ di chuyển dọc bàn ủi và được đỗ sang bên
cạnh máy .Vì vậy ,xuất hiện lực ma sát
'
ms

P
tại bề mặt tiếp xúc giữa bề mặt làm
việc của bàn ủi và khối đất trượt dọc bàn ủi .Lực
'
ms
P
đó được xác đònh theo
công thức :
= µ µ
'
ms d 1 2
P G .
Thực hiện phép chiếu
'
ms
P
theo phương di chuyển ,sẽ xác đònh được lực cản
di chuyển do đất trượt dọc bàn ủi tạo ra trong khi máy ủi vạn năng thực hiện quá
trình đào và chuyển đất về phía trước :
= µ µ ϕ = =
0
T 1 d 2
W G . cos 0,5.32,68.0,7.cos50 7,35kN
Vậy:
+ ==
' 0 0
3
W 0,5.32,68.cos52 sin50 7,35 15,36kN
4 . Xác đònh lực cản di chuyển bản thân máy ủi.
= α ± α

4 m
W G .(f.cos sin )
(4-9[I])
Trong đó:
G
m
- trọng lượng máy ủi;
=
m
G 140,5kN
f- hệ số cản lăn, theo (Bảng 4-4[I]) với máy ủi bánh xích
= ÷f 0,10 0,12
;
α- góc nghiêng của nơi máy làm việc so với phương ngang;
khi α<10
0
thì cos α = 1, sin α ≈ tg α = i,
khi đó:
= ±
4 m
W G .(f. i)
(4-9a[I])
i-độ dốc của mặt đất, nơi làm việc;
Dấu (+) được lấy khi máy di chuyển lên dốc; Dấu (-) được lấy khi máy di
chuyển xuống dốc;
Tính sơ bộ khi máy kéo lên dốc α = 10
0
chọn i = tg10
0
=0,176

= +
= + =
4 m
4
W G .(f i)
W 140,5.(0,1 0,176) 38,78kN
5. Xác đònh lực cản di chuyển do ma sát giữa dao cắt của bàn ủi và đất tạo ra .
5 1 2 TB
W .(R G )= µ +
(4-10)
Trong đó :
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
1
µ
-hệ số ma sát giữa đất và thép;
1
0,5µ =
R
2
,R
1
-lực cản đào theo phương thẳng đứng và phương ngang tác dụng lên dao
cắt;
R-hợp lực của các lực cản đào R
1
và R
2

α

’
- góc tạo bởi giữa phương của lực R và phương ngang :khi máy đào và chuyển
đất chặt α
’
=17
0

Lực cản đào theo phương ngang R
1
được xác đònh theo lực kéo danh nghóa T
của máy kéo cơ sở
1 T
R k .T 0,6.1,44 42,86kN= = =
k
T
=0,6 –hệ số sử dụng lực kéo của máy kéo
G
TB
-trọng lượng của thiết bò ủi; được xác đònh dựa vào công suất của máy kéo
cơ sở, G
TB
= 18,65 kN
= + =
0
5
W 0,5.(42,86.tg17 18,65) 15,86kN
Vậy lực cản tổng cộng:
W 12,07 17,52 15,36 38,78 15,86 99,59kN= + + + + =
2.1.2.2 Lực kéo tiếp tuyến của máy ủi P
k

Lực kéo tiếp tuyến phải thõa mãn điều kiện cần nghóa là
P
k
>W
Theo thông số kỹ thuật của máy kéo cơ sở T100 ,ta chọn P
k
=100 kN
2.1.2.3 Xác đònh lực bám của máy ủi P
b
Mặt khác, lực kéo tiếp tuyến P
k
của máy cần phải thỏa mãn điều kiện đủ:
P
k
<P
b
Với: P
b
- lực bám của cơ cấu di chuyển máy ủi với đất.
b b cđ
m
P .G .k .G .cos= ϕ = ϕ α
(4-13[I])
Trong đó:
G
b
- trọng lượng bám của máy ủi;
G
m
140,5 kN- trọng lượng chung của máy ủi;

k
cđ
- hệ số kể đến tỷ lệ trọng lượng máy phân ra các bánh xe chủ động; với máy
ủi bánh xích thì k
cđ
=1.
ϕ
- hệ số bám lớn nhất giữa xích di chuyển và mặt đất, theo bảng 4-4[I];
0,9 1ϕ = ÷
α
- góc nghiêng của mặt đất nơi máy làm việc so với phương ngang; khi góc
nghiêng của mặt nền đất nơi máy làm việc
0
10
α <
, thì xem
cos 1α ≈
. Khi đó
lực bám được xác đònh theo công thức:
= ϕ
= = > =
b cđ
m
b k
P .k .G
P 0,9,1.140,5 126,45kN P 100kN
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
2.1.2.4 Xác đònh công suất động cơ của máy ủi
Công suất động cơ của máy được xác đònh theo công thức :

= = =
η
k
P .v
100000.2,36.1000
N 72,8kW
1000. 1000.0,9.3600
Trong đó:
N- công suất động cơ, N=100kN
η
-hiệu suất truyền động của máy; thông thường
0,8 0,9η = ÷
v- vận tốc của máy khi chuyển đất, thường là vận tốc số II của máy kéo cơ sở;
v=2,36 km/h
2.2.XÁC ĐỊNH LỰC TÁC DỤNG LÊN MÁY ỦI :
S
P
P
2
P
1
Z
C
C
X
C
G
TB
P
P

1
P
2
Z
''
C
Z'
C
Hình 4.3:Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi
a)
b)
Để xác đònh lực tác dụng lên máy ủi ,ta khảo sát máy đang làm việc ở giai
đoạn đào và tích đất. Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi tại giai đoạn này được thể
hiện trên hình 4.3[I]
Nhìn vào hình 4.3[I] ta thấy :các lực tác dụng lên máy ủi gồm có :
1. Trọng lượng thiết bò ủi GTB ;
2. Phản lực P của đất tác dụng lên bàn ủi .
Với máy ủi thường ,phản lực này được phân thành hai lực thành phần :P1
theo phương ngang và P2 theo phương đứng (hình 4.3 c).
Các phản lực trên thường được xác đònh ở hai vò trí :
+Khi máy bắt đầu thực hiện quá trình đào đất ,dao cắt bắt đầu ấn sâu vào đất
,trước bàn ủi chưa có khối lăn .
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
+Khi bắt đầu nâng bàn ủi lên cuối giai đoạn đào và tích đất ,trước bàn ủi có
đã được tích đầy đất .
3.Lực nâng S trong cơ cấu nâng thiết bò ủi ;
4.Phản lực tại khớp bản lề liên kết giữa khung ủi với máy kéo cơ sở Pc.
Phản lực Pc cũng được phân thành hai thành phần :
-Theo phương thẳng đứng Zc.

-Theo phương ngang Xc.
Các lực trên được xác đònh như sau :
2.2.1.Xác đònh trọng lượng thiết bò ủi GTB
Muốn xác đònh trọng lượng bàn ủi ,cần kháo sát máy ủi điề khiển bằng cáp
vì khi máy ủi này tiến hành đào đất thì lực nén dao cắt đât ăn sâu vào đất do
trọng lượng bàn thân thiết bò ủi .Vì vậy, trọng lượng nhỏ nhất của thiết bò ủi phải
bảo đảm sao cho dao cắt của bàn ủi có thể ăn sâu vào đất trong khi đào đất
,nghóa là trọng lượng bản thân của thiết bò ủi truyền dao cắt phải thắng được lực
cản của đất tác dụng lên dao cắt .Điều kiện để tính trọng lượng của thiết bò ủi :
+Máy bắt đầu ủi tiến hành đào đất trên mặt phẳng ngang 1.4;
+Dao cắt của bàn ủi bắt đầu ấn sâu vào đất;
+Lực căng của cáp nâng thiết bò ủi gồm có :
+Trọng lượng bản thân thiết bò ủi GTB
+Phản lực của đất tác dụng lên dao cắt theo phương tiếp tuyến R1
+Phản lực của đất tác dụng lên dao cắt theo phương pháp tuyến R2
Để xác đònh trọng lượng thiết bò ủi G
TB
min
ta thiết lập phương trình cân bằng
moment của các lực đối với điểm C(hình 1.4):
0m*Rl*Rl*GM
120
min
TBC
=+−=
∑
Thay
0
12
0

12
min
TB211
l
)m*l(*R
l
m*Rl*R
GR*R
µ−
=
−
=⇒µ=
(1-15)
Trong đó :
Phản lực R1=9850N được xác đònh theo công thức 4-2a
Phản lực R2 =19700N được xác đònh theo công thức 4-2
Trọng lượng thiết bò ủi của máy ủi điều khiển bằng cáp phải được chọn lớn
hơn giá trò
min
TB
G
được xác đònh theo công thức (4-15) từ (5÷10)%
−
= =
min
TB
19700.3447 9850.420
G 28304N
2253
= + =

min
TB
G 28304 28304.0,05 29719,2N
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
θ
Z
C
X
C
C
G
TB
R
2
R
1
E
l
0
l
Hình 4.4 sơ đồ xác đònh trọng lượng thiết bò ủi GTB
2.2.2. Xác đònh phản lực của đất tác dụng lên bàn ủi P.
2.2.2.1. Với máy ủi thường (bàn ủi không quay).
Phản lực P của đất tác dụng lên bàn ủi được phân thành hai lực thành phần: P
1
theo phương ngang và P
2
theo phương đứng (hình 4.5).
Để xác đònh giá trò của P

1
và P
2
, ta xét hai trường hợp sau:
a) Khi bàn ủi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất để thực hiện quá trình đào đất:
Trong trường hợp này, có kể đến sự mòn (hoặc cùn) của dao. Trước bàn ủi
chưa có khối đất lăn (hình 4.5a).
Lúc đó các phản lực của đất tác dụng lên dao cắt P
1
và P
2
có điểm đặt cùng
nằm trên mặt nền đất cơ bản, lực P
2
có chiều hướng lên. Các phản lực này được
xác đònh tương tự như trường hợp ở mục (4.1.1.2,c), nghóa là:
P
1
=R
1
và P
2
=R
2
Càc phản lực R
1
và R
2
được xác đònh theo các công thức (4-2a) và (4-2).
b) Khi bắt đầu nâng bàn ủi ở cuối giai đoạn đào dất và tích đất.

Trong trường hợp này, trước bàn ủi đã được tích tụ đầy đất, nghóa là trước bàn
ủi đã có khối đất lăn. Khối đất này tạo ra áp lực N, nén vào lòng bàn ủi (hình
4.5b).
Phân tích lực N thành hai lực thành phần:
+ Lực P
1
theo phương song song với phương di chuyển của máy;
+ Lực P
2
theo phương vuông góc với phương di chuyển của máy;
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
Lực P
2
có chiều hướng xuống dưới.
b)
a)
R
2
P
1
P
2
γ
ϕ
1
δ
N
R
2

R
1
h
p
δ
P
2
P
1
F
ms
Hình 4.5: Phản lực của đất tác dụng lên bàn ủi.
Khi máy ủi làm việc ở cuối giai đoạn đào và tích đất, dưới tác dụng của N, tại
bề mặt làm việc của bàn ủi xuất hiện lực ma sát F
ms
, cản lại chuyển động của
đất khi nó cuộn lên phía trên bàn ủi. Lực ma sát đó được xác đònh theo công
thức:
F
ms
=µ
1
.N.
Mặt khác, theo hình ( 4.2,b) lực ma sát này được xác đònh theo công thức (4-
7):
F
ms
=G
d
.µ

1
.cosδ
Kết hợp hai công thức trên sẽ có: F
ms
=µ
1
.N= G
d
.µ
1
.cosδ
Suy ra:
δ = =
0
đ
N = G .cos 32,68.cos52 20,12kN
G
d
- trọng lượng của khối đất trước bàn ủi, được xác đònh theo công thức (4-
6a):
2
.
. . 32,68
2.
T
d
B H
G V kN
tg
ρ ρ

γ
= = =
Các lực P
1
và P
2
trong trường hợp này được xác đònh theo các công thức:
δ ϕ = + + =
1 1 1
P = N.sin( + )+R 12,12.sin(52 26,56) 9,85 29,45kN
( 4-16)
δ ϕ = + − = −
2 1 2
P = N.sin( + )-R 20,12.cos(52 26,56) 19,7 15,71kN
(4-17)
trường hợp này, điểm đặt của P
1
, P
2
được nâng lên, cách mặt nền đất cơ bản
một đoạn là: h
p
=(0,17÷0,27).H=0,2.830=166mm
Trong đó:
H=830mm- chiều cao bàn ủi;
δ =52
0
- góc cắt đất của dao
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn

ϕ
1
=26,56 -góc ma sát giữa thép và đất, tgϕ
1
=µ
1
µ
1
=0,5 - hệ số ma sát giữa đất và thép;
R
1
,R
2
– phản lực của đất tác dụng lên dao cắt theo phương tiếp tuyến và pháp
tuyến có kể đến độ mòn (cùn) của dao. Chúng được xác đònh theo các công thức
(4-2a) và (4-2);
Khi máy ủi làm việc gặp chướng ngại vật ở dao cắt, sẽ phát sinh tải trong
động. Lúc đó phản lực theo phương ngang của đất tác dụng dao cắt là lớn nhất:
P
lmax
=P
lc
+P
lđ
(4-18)
Trong đó: P
lc
- lực cản tónh, tính theo lực kéo lớn nhất của máy kéo
P
lc

=T
max
=P
b
=ϕ
max
.G
b
=1.121=121kN (4-19)
Ở đây:
ϕ
max
– hệ số bám lớn nhất của máy kéo cơ sở, phụ thuộc vào loại đất nơi máy
làm việc và được chọn theo bảng(4-4); ϕ
max
=1
G
b
– trọng lượng bám của máy kéo cơ sở;

G
b
=121kN
P
lđ
– tải trọng động tác dụng lên dao cắt.
Có thể xác đònh gần đúng P
lđ
dựa vào hệ số tải trọng động:
1max

1 1,8
lc ld ld
d
lc lc lc
P P P P
k
P P P
+
= = = + =
Suy ra: P
ld
=(k
d
-1).P
lc
=(1,8-1).121=96,8kN (4-22)
Vậy: P
lmax
= P
lc
+(k
d
-1).P
lc
=121 + 112,4=217,8kN (4-23)
Trong đó: k
d
– hệ số tải trong động; thường k
d
=1,5÷2,0

Để xác đònh P
2
tiến hành giải đồng thời hai phương trình (4-16) và (4-17) sẽ
có:
)cos()sin(
1
22
1
11
ϕδϕδ
+
+
=
+
−
=
RPRP
N
Suy ra:
P
2
=(P
1
-R
1
).cotg(δ+ϕ
1
)-R
2
(4-24)

P
2
=(29,45-9,85).cotg(52
0
+26,56
0
)-19,7=-15,73kN
Lực P
2
có giá trò lớn nhất tại vò trí bắt đầu nâng bàn ủi lên ở cuối giai đoạn
đào đất và tích đất. Khi đó R
1
=R
2
=0 và góc cắt δ có giá trò nhỏ nhất. Lực P
2
hướng xuống và được xác đònh theo công thức:
P
2max
=P
1
.cotg(δ+ϕ
1
) (4-24a)
P
2max
=29,45.cotg(52+26,56)=6kN
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
2.2.2.2. Với máy ủi vạn năng (bàn ủi quay)

Khi góc quay của bàn ủi ϕ khác 90
0
, thì phản lực P của đất tác dụng lên bàn ủi
được phân thành ba lực thành phần. Ngoài hai lực P
1
và P
2
(như đã trình bày ở
trên) còn có thêm lực P
3
. lực này có phương vuông góc với trục dọc của máy ủi
(xem hình 4.6).
Dưới tác dụng của lực P
3
, máy có xu hướng bò quay vòng trong mặt phẳng
ngang.
Để máy vẫn có thể di chuyển thẳng về phía trước khi làm việc thì giá trò lớn
nhất của P
3
phải thoã mãn điều kiện bám của cơ cấu di chuyển, nghóa là:
P
3
.l≤M
P
Suy ra:
l
M
P
P
≤

3
Trong đó:
l- khoảng cách từ điểm đặt lực P
3
(tức là từ mép dao cắt) đến tâm quay vòng
trong mặt phẳng ngang của máy ủi;
Nếu phản lực P
3
làm cho máy ủi bò quay vòng thì:
Với máy ủi bánh xích, tâm quay vòng là điểm O (xem hình 4.6a).
Với máy ủi bánh hơi, tâm quay vòng là điểm O
1
hoặc O
2
(xem hình 4.6b)
M
P
- mômen cản vòng quay do tổng các phản lực ngang của mặt đất tác dụng
lên cơ cấu di chuyển gây ra khi máy ủi quay vòng
Giá trò của mômen cản quay vòng M
P
được xác đònh như sau:
∗
Với máy ủi bánh xích (hình 4.6a):
a)
L/2 L/2
P
1
P P
3

O
M
P
l
B
L
Hình 4.6: Phản lực của đất tác dụng lên bàn ủi vạn năng.
Máy ủi bánh xích;
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
Dưới tác dụng của lực P
3
, máy có xu hướng bò quay vòng quanh tâm 0. khi đó
mômen cản quay vòng được xác đònh theo công thức:
4
GL
M
P
P
µ
=
(4-25)
Trong đó:
µ
P
- hệ số cản quay vòng của máy kéo xích, thường µ
P
=0,7÷1,0;
Khi tính toán sức bền các bộ phận của máy ủi thì lấy giá trò µ
p

lớn nhất
µ
P
=1,0
L=2260mm - chiều dài bề mặt tựa của xích di chuyển;
G=140,5N-trọng lượng của máy ủi truyền xuống hai dải xích di chuyển.
Khi thiếtbò ủi nằm trên mặt đất thì G là trọng lượng máy kéo cơ sở.
1.140,5.2260
79382,5
4 4
P
P
GL
M kNmm
µ
= = =
3
79382,5
18,9
4200
P
M
P kN
l
≤ = =
θ
C
G
TB
R

1
E
l
0
l
r
P
2
P
S
Hình 4.7: sơ đồ xác đònh lực trong cơ cấu nâng
(ở vò trí ấn sâu dao cắt xuống đất)
2.2.3. Xác đònh lực trong cơ cấu nâng thiết bò ủi
Để xác đònh lực trong cơ cấu nâng thiết bò ủi ta khảo sát hai vò trí làm việc
chủ yếu của máy :
+ Khi bàn ủi bắt đầu ấnsâu dao cắt xuống đất để tiến hành đào đất và tích
đất.
+ Khi bàn ủi được nâng lên ở cuối giai đoạn đào và tích đất.
Tại hai vò trì này, lực nâng thường đạt giá trò lớn nhất.
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
2.2.3.1. Khi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất (ở giai đoạn đào và tích đất )
Ở giai đoạn này, lực trong cơ cấu nâng thiếtbò ủi S được xác đònh từ phương
trình cân bằng momen của các lực với điểm C (hình 4.7)
1 2
. . .
29,7.2253 29,45.420 15,71.3447
9,46
2655
TB O

G l P m P l
S kN
r
+ +
+ −
= = =
(4-26)
Thay giá trò P
2max
từ công thức (4-24a) vào phương trình (4-26) sẽ xác đònh
được lực lớn nhất trong cơ cấu nâng hạ thiết bò ủi khi ấn sâu dao cắt xuống đất.
1max 1
max
max
. [ .cot ( )]
29,7.2235 217,8.[420 3447.cot (52 25,56)]
121,8
2655
TB O
G l P m l g
S
r
g
S kN
δ ϕ
+ + +
=
+ + +
= =
(4-

26a)
Giá trò lớn nhất của S
max
trong cơ cấu nâng không được lớn hơn lực nâng S
y
,
được xác đònh theo điều kiện của máy.
Nghóa là: S
max
≤S
Y
(4-
27).
Trong đó: S
y
là lực trong cơ cấu nâng được xác đònh từ điều kiện ổn đònh của
máy ủi.
Với máy ủi điều khiển bằng cáp, vò trí để xác đònh S
y
là ở cuối quá trình cắt,
trước bàn ủi đã được tích đầy đất, cơ cấu nâng làm việc để nâng thiết bò ủi, máy
có xu thế lật quanh điểm A (hình 4.8a). với máy ủi điều khiển bằng thủy lực,
ngoài trường hợp trên, S
y
còn được xác đònh ở vò trí bắt đầu ấn dao cắt xuống đất
để thực hiện quá trình đào đất, máy có cu thế lật quanh điểm B (hình 4.8c).
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
θ
C

R
1
E
l
r
P
2
G
TB
S
Y
G
T
l
T
l
1
l
O
S
max
G
TB
P
2
r
l
E
R
1

Q
G
d
l
O
l
r
l
1
S'
Y
C
P
1
l
r
E
l
T
l
O
P
2
G
TB
G
T
Hình 4.8: Sơ đồ tính lực ở cơ cấu nâng thiết bò ủi theo điều kiện ổn đònh
Khi máy lật quanh điểm A, lực S
y

trong cơ cấu nâng được xác đònh từ phương
trình cân bằng momen với điểm C, theo công thức:
2 1 0
. . .
TB
y
P l P m G l
S
r
+ +
=
(4-28)
SVTH:Nguyễn Hiệp
Đồ n Máy Xây Dựng GVHD:TS.Nguyễn Danh Sơn
Khi máy ủi lật quanh điểm A (hình 4.8a) thì lực P
2
trong công thức (4-28) được
xác đònh từ phương trình cân bằng mômen với điểm A và theo công thức:
0 1
2
1
2
. ( )
121.1130 29,7.(2253 1052)
72
3447 1052
T T TB
G l G l l
P
l l

P kN
+ −
=
−
+ −
= =
−
(4-29)
Vậy :
72.3447 29,45.420 29,7.2253
123
2655
y
S kN
+ +
= =
S
max
≤S
Y
(thõa)
2.2.3.2. Khi nâng thiết bò ủi ở cuối giai đoạn đào và tích đất (hình 4.8b).
Lúc này ở phía trước bàn ủi đã được tích đầy đất; đây là vò trí mà cơ cấu nâng
làm việc nặng nề nhất. Nhưng lực tác dụng lên thiết bò ủi trong trường hợp này
gồm:
- Trọng lượng htiết bò ủi: G
TB
;
- Trọng lượng của khối đất được nâng cùng bàn ủi: G
d

;
- Lực cản trượt giữa khối đất được nâng cùng bàn ủi và phần đất còn lại trong
khối đất lăn trước bàn ủi: Q;
- Phản lực của đất tác dụng tại dao cắt: P
1
và P
2
;
- Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy kéo (khớp bản lề C):Z
c
và
X
c
.
Trọng lượng khối đất được nâng cùng bàn ủi xác đònh theo công thức:
2
1 1
. .
. .
2
d
B H
G F B K
tg
ρ
ρ
γ
= =
(4-
30)

Trong đó:
K
1
- hệ số tỉ lệ giữa thể tích khối đất được nâng lên cùng bàn ủi và thể tích
khối đất lăn trước bàn ủi, thường K
1
= 0.2-0.24;
B- chiều rộng bàn ủi,m;
H- chiều cao bàn ủi, m, được xác đònh theo công thức (4-3);
ρ- trọng lượng riêng của đất, được chọn theo bảng (1-5);
γ- góc chảy tự nhiên của đất; được chọn theo bảng (4-1);
SVTH:Nguyễn Hiệp