Thiết kế máy ủi với lưỡi quay lắp trên máy kéo case 550h lt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (505.37 KB, 40 trang )
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
KHOA CƠ KHÍ
Bộ môn Máy Xây Dựng
ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY LÀM ĐẤT
ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ :
Thiết kế máy ủi với lưỡi quay lắp trên máy kéo Case 550H LT
Họ và tên sinh viên :
1.Số liệu cho trước
Máy kéo cơ sơ : Case 550H LT
Lực kéo ở số I : 120 KN
Vận tốc số I : 0,85 Km/h
Gmk= 7636 kg
Làm việc ở đất cấp II
2
2. Thuyết minh tính toán:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Giới thiệu chung về máy kéo
Xác định các thông số kĩ thuật máy kéo
Xác định các thông số cơ bản của máy thiết kế
Xác đinh chiều sâu cắt ứng với các góc dốc khác nhau
Xác định lực tác dụng lên máy ủi
Tính chọn xilanh và hệ thống thủy lực
Kiểm tra ổn định
Tính bền khung ủi
Tính toán năng suất thiết kế máy
- Bản vẽ tổng thể máy
:
- Bản vẽ lắp bộ phận tính bền :
A0
A0
Ngày giao đề tài
: 28-04-2014
Ngày hoàn thành
: 25-05-2014
Giáo viên hướng dẫn : Vũ Văn Thinh
Hồ Sĩ Sơn .
1
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY KÉO
CHƯƠNG 2 : XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA
MÁY KÉO
1. ĐỘNG CƠ .
2, HỆ THỐNG CHỈ ĐẠO
5, NƯỚC LÀM MÁT VÀ BÔI TRƠN
6, TRỌNG LƯỢNG HOẠT ĐỘNG
- Trọng lượng máy kéo đươc cho trong đồ thị trên catalog
2
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
7, TRUYỀN ĐỘNG CUỐI .
8, KÍCH THƯỚC .
9, HỆ THỐNG THỦY LỰC
Chương 3 : XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY
KÉO
I, Các thông số lưỡi ủi .
- Chiều cao và chiều dài của lưỡi ủi quyết định khối lượng đất được vận
chuyển khi máy làm việc, do đó nó ảnh hưởng đến khả năng làm việc, công
suất lực kéo...
1. Xác định chiều cao lưỡi ủi:
- Chiều cao của lưỡi ủi xác định theo lực kéo T và điều kiện nền đất, để
tính toán sơ bộ máy ủi, chiều cao lưỡi ủi có thể xác định theo công thức kinh
nghiệm sau:
Đối với máy có lưỡi ủi quay:
3
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
H = 450. 0,1.T − 0,5.T (mm).
3
Trong đó:
T- Lực kéo danh nghĩa của máy kéo (KN).T có thể xác định theo đIều kiện
bám.
T = Gb.ϕb
Gb –Trọng lượng bám của máy ủi, khi thiết kế sơ bộ Gb=(1,17 ÷ 1,22).Gmk
Gb=(1,17 ÷ 1,22).76.36 = 89,34 ÷ 93,16
chọn hệ số = 1,2
Chọn Gb= 91,63KN
ϕb : hệ số bám của máy ủi ứng với cấp đất II tra bảng 4 phụ lục ta có
Chọn ϕb = 0,9
Vậy T = 91,63 . 0,9 = 82,47 KN
H = 450.3 0,1.82,47 − 0,5. 82,47=867,934 (mm)
Chọn chiều cao lưỡi ủi H = 874 (mm).
2. Xác định chiều dài lưỡi ủi L:
Chiều dài của lưỡi ủi phải phủ kín chiều ngang của máy kéo và thừa ra mỗi
bên ít nhất là 100 mm.
Chiều dài lưỡi ủi cố định Tính theo công thức:
Lcd = (2,8 − 3).H = (2,8 − 3).868 = 2517,2 − 2604(mm)
chọn Lcd=2600 mm
Chiều dài lưỡi ủi quay tính theo công thức :
Lq =1,3Lcd = 1,3.2600 = 3380 mm
3. Xác định góc cắt δ:
Góc cắt ảnh hưởng lớn đến việc tiêu hao năng lượng cho quá trình đào, góc
cắt δ càng nhỏ thì lực cản cắt càng nhỏ.
4
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
Chọn δ = 55
o
4. Xác định góc nhọn β
Góc nhọn β xác định đặc tính thay đổi áp lực riêng của lưỡi lên đất theo
mức độ mài mòn mép cắt. Góc β càng nhỏ thì diện tích mép cắt bị mòn tăng
ψ
1
H1
chậm, lực cản cắt nhỏ nhưng độ bền lưỡi cắt giảm do đó β ≥ 20. Chọn β = 25o.
ε
δ
β
δ
a
H
R
5.Xácđị
Hình 1:Dạng hình học lưỡi ủi .
nh
góc
cắt sau α:
Góc cắt sau α xác định theo điều kiện làm việc của máy ủi, không được
nhỏ hơn các góc lên dốc và góc xuống dốc của nền thi công. Góc α càng nhỏ
thì lực ma sát giữa lưõi cắt và đất càng lớn, do đó α = 30÷ 35o.
Chọn α = 30o.
6. Xác định góc quay φ:
Góc lệch của lưỡi ủi chọn xuất phát từ yêu cầu vận chuyển khối đất về một
phía.khi góc φ thay đổi thì trọng tâm của máy cũng thay đổi và máy ủi có xu
hướng quay quanh trọng tâm làm cho máy khó di chuyển thẳng. chọn φ= 60o;
7. Xác định góc chếch γ:
5
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
Góc chếch γ có thể thay đổi để máy làm việc ở sườn dốc, đất rắn chắc cũng
như để định hình mặt đường. Khi máy có cơ cấu điều chỉnh thì góc chếch γ có
thể thay đổi từ 0o đến ±(6÷12o), không có cơ cấu điều chỉnh, thì γ thay đổi đến
±5o.
8. Xác định chiều dài phần thẳng a:
Chiều dài phần thẳng a phụ thuộc vào điều kiện liên kết với lưỡi cắt, phần
thẳng chịu mòn nhiều nhất do đó phải chọn vật liệu hợp lý. Chiều dài a có ảnh
hưởng lớn đến việc tách đất ra khỏi khối đất chính.
Thường chọn: a = 150÷200 ( mm.)
chọn a = 200 (mm)
9. Bán kính phần cong R :
R= ( 0,8 ÷ 0,9).H = ( 0,8 ÷ 0,9 ).868 = 691,4 ÷ 781,2 mm
Chọn R= 750 mm
10. Xác định góc đổ ψ
Góc đổ ψ chọn sao cho đất không tràn qua lưỡi ra phía sau. Khi góc đổ
ψ nhỏ thì đất nhanh tích luỹ vào trong lưỡi và lát cắt mau cuộn lại để đổ ra
phía trước như vậy sẽ tăng áp lực của đất vào lưỡi ủi dẫn đến tăng lực ma sát.
Xuất phát từ điều kiện đó, ψcó thể chọn trong giới hạn:
ψ = 65 ÷ 75o lưỡi ủi quay.
Chọn ψ = 70o.
11. Xác định góc đặt lưỡi ủi ε:
Góc đặt lưỡi ủi là góc giữa đường nối mép cắt với mép trên lưỡi ủi(không
kể tấm chắn) và phương nằm ngang. Khi góc cắt lưỡi ủi nhỏ thì đất có thể tràn
qua lưỡi, khi góc cắt lớn sẽ làm xấu đi diều kiện chuyển động của đất theo
lưỡi ủi lên phía trên, làm tăng khả năng dính bám của đất và tiêu tốn năng
lượng, do đó người ta chọn ε = 75o.
12. Xác định chiều cao tấm chắn H1:
6
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
Chiều cao tấm chắn H1 phải bảo đảm điều kiện quan sát của người lái khi
nâng lưỡi ủi. Thông thường H1 = (0,1÷0,25)H, trị số lớn lấy đối với máy lớn.
Tấm chắn có dạng hình thang, chiều dài cạnh trên lấy lớn hơn chiều rộng nắp
máy cơ sở khoảng 200 ÷ 300 mm nhưng không nhỏ hơn 0,5L.
Thay số ta tìm được H1:
H1 = 86,8÷ 217 (mm) chọn H1 = 160 (mm)
13. Xác định góc nghiêng của tấm chắn ψ 1
( 90o ÷ 100o )
chọn ψ1 = 90o
Bảng thông số cơ bản mặt cắt ngang lưỡi ủi:
Các thông số
Trị số
chiều cao lưỡi ủi H
868 mm
chiều dài lưỡi ủi L
góc cắt δ
góc nhọn β
góc cắt sau α
góc quay φ
góc chếch γ
chiều dài phần thẳng a
Bán kính phần cong R
góc đổ ψ
góc đặt lưỡi ủi ε
3380 mm
55o
25o
30o
60o
0chiều cao tấm chắn
H1
góc nghiêng của tấm chắn
ψ1
200 mm
750 mm
70o.
75o
160
90o
CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU CẮT ỨNG VỚI CÁC
GÓC DỐC KHÁC NHAU
Ta xét lực cản của máy ủi trong trường tổng quát nhất, khi máy ủi làm việc
trên dốc với góc α . Tổng lực cản lớn nhất phát sinh ở cuối quá trình đào và
bắt đầu nâng lưỡi ủi. Trong trường hợp này lực kéo phải thắng cản sau.
T ≥ W1 + W2 + W3 + W4 + W5.
7
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
Trong đó:
W1 - lực cản cắt.
W2 - lực cản ma sát giữa lưỡi ủi và nền đào do lực cản cắt theo
phương pháp tuyến Po2 gây ra.
W3 - lực cản di chuyển khối đất trước lưỡi ủi.
W4 - lực cản ma sát giữa đất và lưỡi ủi.
W5 - lực cản di chuyển máy ở trên dốc.
I-Lực cản cắt W1:
W1 = k . F. Sin φ
Trong đó:
k - hệ số cản cắt theo bảng (1-2 MTL) k = (0,12 ÷ 0,2)Mpa,
chọn k = 0,2.103 KN
F - diện tích lát cắt
F=L.h
L - chiều dài lưỡi cắt
h - chiều dày trung bình của lát cắt
φ -góc lệch của lưỡi ủi so với trục dọc của máy
W1 = 0,2 . 103.sin 60o .3,25. h
W1 = 563.h
φ =60o
(KN)
(KN)
II. Lực cản ma sát giữa lưỡi ủi với nền đào do lực cản cắt pháp
tuyến P02 gây ra W2.
W2 = f1 . P02 . Sinφ
Trong đó:
P02 = k’ . L . x
k’ –hệ số cản cắt theo phương P02.
k’ = 0,5 ÷ 0,6 MPa = 0,6. 103 KN
x –chiều rộng của lưỡi cắt với nền đào.
8
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
(do lưỡi cắt bị mòn x = 1cm = 0,01m)
f1 –hệ số ma sát giữa đất và thép. Tra bảng 8 MTL) f1 = 0,6
W2 = 0,6.0,6.103. 3.25.0,01.Sin600 = 10,13 (KN)
W2 = 10,13 (KN)
III. Lực cản di chuyển đất trước lưỡi ủi (W3).
W3 = Vđ . γ. f2 . Cosα . Sinφ
W3 = Gđ . f2 . Cosα . Sinφ
Trong đó: Vđ - thể tích khối đất trước lưỡi ủi
L.H 2
Vd =
2.k d
kđ - hệ số thuộc tính chất đất và tỷ số
H
L
Với
H
874
=
= 0, 269 theo bảng (5-3) kđ = 0,779
L 3250
Vd =
L.H 2 3, 25.0,8742
=
= 1,59(m3 )
2.kd
2.0, 779
f2 – hệ số ma sát giữa đất với đất theo bảng phụ lục 8 , f2 = 0,8
γ- trọng lượng riêng của đất theo bảng (1-2),
γ= 20,2
(KN/m3)
W3 = 1,59.20,2.0,8.Sin600 . Cosα
W3 = 22,25. Cosα
( KN )
IV. Lực ma sát giữa đất và lưỡi ủi (W4):
W4 = W4’ + W4”
áp lực tác dụng lên lưỡi ủi:
N = N 1 + N2
N1 là áp lực do thành phần trọng lượng đất.
N1 = Gđ . Cos (δ - α)
9
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
N2 -là áp lực do thành phần lực cản di chuyển khối đất trước lưỡi ủi:
N2 = f2.Gđ.Cosα.Sinδ
N = N1 + N2 = Gđ.[Cos(δ - α) + f2.Cosα.Sinδ].
W4’ là lực cản ma sát khi đất di chuyển theo lưỡi ủi từ dưới lên trên.
W4’ = f1.N.Sinϕ
W4’=f1.Gd.[Cos(δ - α) + f2.Cosα.Sinδ].Cosδ
W4” là lực cản ma sát khi đất di chuyển theo lưỡi ủi
W4” = f1.N.Cosϕ
W4 = f1 . Gd[ Cos(δ -α ) +f2. Cosα . Sinδ ]. [ Sinϕ + Cosϕ ] (KN)
f1
= 0,6
f2
= 0,8
Gd = Vđ .γ
Gd =1,59.20,2 = 32,12
(KN)
W4 = 32,12.0,6.[ Cos(55 -α) +0,8Cosα.sin55] .[ Sin600+ Cos600]
W4 = 32,35.cosα +21,57.sinα .
V. Lực cản di chuyển bản thân máy ủi trên dốc (W5)
W5 = ω. Gm . Cosα + (Gm + Gd) . Sinα
Trong đó: ω- hệ số cản truyển động ω = 0,15
Gm -trọng lượng máy ủi
Maý Komatsu D39 EX-22 có: Gm = 78
(KN)
Theo tính toán ở trên ta có: Gd = 68,68
(KN)
W5 = 0,15.78 . Cosα. + (78 + 32,12 ).Sinα
W5 = 11,7 Cosα + 110,12.Sinα
Tổng lực cản chuyển động tác dụng lên máy:
10
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
∑ W = W1 + W2 + W3 + W4 + W5
∑W = 563.h + 10,13 + 22, 25. Cosα + 32,35.cosα + 21,57.sinα +
+ 11, 7 Cosα + 110,12.Sinα ( KN )
∑W = 563.h + 10,13 + 66,3.Cosα + 131, 69.Sinα
Mà tổng lực cản chuyển động của máy không được lớn hơn lực kéo của Máy.
Do đó:
Tk ≥ ∑ W
⇔ Tk ≥ 563.h + 10,13 + 66,3.Cosα + 131, 69.Sinα
với Tk = 10,45 tấn = 10450 Kg = 104,5 KN
⇔ 104,5 ≥ 563.h + 10,13 + 66,3.Cosα + 131, 69.Sinα
h≤
94, 37 −(66, 3.Cosα +131, 69.Sinα)
563
Xác định chiều sâu cắt ứng với góc α khác nhau: dựa vào công thức nội suy
trên với mỗi góc dốc α khác nhau cho ta một giá trị chiều sâu cắt h tương
ứng, đến khi nào h ≤ 0 thì dừng lại.
Bảng chiều sâu cắt ứng với góc dốc:
α
W1
W2
0
563.
h
10,13
W3
W4
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
W5
11,7.cosα+
110,12.sin
α
∑
W
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
Tk
h
84,59
0.049858
11
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
563.
h
563.
h
563.
h
563.
h
563.
h
563.
h
563.
h
563.
h
563.
h
563.
h
563.
h
563.
h
563.
h
563.
h
10,13
10,13
10,13
10,13
10,13
10,13
10,13
10,13
10,13
10,13
10,13
10,13
10,13
10,13
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
22,25 32,35.cosα
.cos α +21,57.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
11,7.cosα+
110,12.sin
α
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
0.045794
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
0.041766
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
0.037778
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
0.033828
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
0.02992
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
0.026053
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
0.02223
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
0.01845
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
0.014717
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
0.011029
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
0.00739
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
0.003799
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
0.000258
563.h+10,13+66.3.
cos α+131,69sin α
84,59
-0.00323
12
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
CHƯƠNG 5 :XÁC ĐỊNH LỰC LÊN MÁY ỦI
I. Trọng lượng bộ lưỡi ủi (Gu)
Trọng lượng bộ lưỡi ủi cần phải kiểm tra đối với máy ủi cáp vì lưỡi ủi ngập
vào đất nhờ trọng lượng bộ lưỡi ủi, còn với máy Komatsu D39EX-22 có bộ
điều khiển thuỷ lực, lưỡi ngập vào trong đất nhờ lực của xilanh thuỷ lực do
vậy trọng lượng của bộ lưỡi ủi chỉ cần đảm bảo điều kiện bền. Trong trường
hợp này trọng lượng bộ lưỡi ủi được xác định theo điều kiện bền.
Gu < Gumin
Phương trình mô men cho khớp C:
∑ Mc = 0 ⇒ Gumin =
P02 .l − W2 .m
l0
13
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
W2 = f1 . P02
P02 .( l − f 1 .m
Do đó Gumin =
l0
)
k ' .L.x.( l − f 1 .m
=
l0
)
Thay số:
với l = 5,92 (m)
l0 = 5,687 ( m)
m = 0,865 ( m)
Gumin =
0,6.1000.4,94.0,01.(5,92 - 0,865)
= 26,35 (KN)
5,687
Chọn Gu = Gumin = 24 ( KN)
II. Phản lực của đất tác dụng lên bộ công tác.
Phản lực của đất tác dụng lên lưỡi ủi ở điều kiện làm việc bình thường
chính là lực cản đào của đất dược xác định ở phần tính toán kéo. Lực tìm
được bằng phương pháp này dùng để xác định lực kéo cần thiết, công suất dẫn
động máy cũng như để tính các chi tiết của bộ công tác về độ bền lâu.
N
W2
δ
Khi tính bền người ta dùng giá trị lớn nhất của phản lực đất trong
trường hợp máy ủi làm việc ở điều kiện nặng nhọc nhất. Đó là lưỡi ủi va vấp
vào chướng ngại khi máy ủi chuyển động mà không khắc phục nổi như tảng
đá, gốc cây ...
φ1
F
P2
P1
P02
Hình 3: Sơ đồ lực tác dụng lên lưỡi ủi khi va vấp
14
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
Với máy ủi vạn năng nên Phn lực của đất P tác dụng lên lưỡi ủi có thể phân
tích thành 3 thành phần: P1: Lực cản cắt tiếp tuyến,
P2: Lực cản cắt pháp tuyến,
P3: Lực cản cắt bên (phương nằm ngang vuông góc với phương chuyển
động của máy.
1. Xác định lực cản cắt tiếp tuyến P1.
Tính Pt1max:
Theo công thức (7-23: Giáo trình MTL)
Pt1max =
(G mk + G u )ϕ max
1 − ϕ max .Cotg (δ + ϕ1 )
Trong đó φ max-là hệ số bám lớn nhất của bộ di chuyển, φ max = 0,85
φ1- góc ma sát giữa đất và thép
ta có: tgφ1 = F/N = f1 = 0,6 ⇒ φ1 = 310
F: lực ma sát
N: áp lực pháp tuyến
Thay số:
P1tmax =
(380,37 + 24).0,85
= 365,65( KN )
1 − 0,85.Cotg (55 0 + 310 )
Theo công thức (7-20):
P1 = Pt1max . kd = 1,5 . 365,65 = 548,48 (KN).
Trong đó ka = 1,5 :Hệ số động
15
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
2. Xác định lực cản cắt pháp tuyến P2.
P2=P1.
Cosδ − f1.Sinδ .Cosω
;
Cosε1 + f1.Sinε1
Trong đó :
δ- góc cắt
ε- góc giữa áp lực của đất lên lưỡi ủi khi N với phương dọc trục của máy ;
ε1 =90° - δ = 900 – 550 = 350
ω-góc giữa tổng hợp lực ma sát đất –lưỡi ủi với lực ma sát khi đất chuyển
động lên phía trên ;
''
f1.N . cos ϕ
cot gϕ
w
4
=
tgω = ' =
= 1,0712
w4 f1. sin ϕ.N . cos δ cos δ
→ ω = 46,970
Cos55 0 − 0,6. sin 55.Cos 46,97
= 90,65
P2=548,48.
Cos350 + 0,6.Sin35 0
( KN)
3. Xác định lực cản cắt bên P3.
Sinδ
P3= P1cotg[arccotg( f .Sinω + Cos δ .tgϕ ) + ϕ ]
1
P3=548,48cotg[arccotg(
2
Sin55 0
+ Cos 2 55 0.tg 60 0 ) + 60 0 ] = 59,33 KN
0,6.Sin 46,97 0
Giá trị lớn nhất của P3 được xác định theo điều kiện bám ngang của bộ di
chuyển máy kéo với đất
P3.l ≤ Mcq
Trong đó : Mcq- mô men cản quay do thành phần nằm ngang của đất tác dụng
lên bộ di chuyển
16
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
Đối với máy ủi bánh xích
Mcq =
f cq .Gb .L
4
fcq-hệ số quy đổi lực cản quay của xích , f cq=0,7 ÷ 1 khi tính bền ta chọn
giá trị lớn nhất
Gb- trọng lượng bám của máy kéo
Khi xi lanh thuỷ lực nâng cáp nâng căng chọn Gb=Gmu
Khi cơ cấu ở vị trí trung gian Gb=Gmk
L- chiều dài của dải xích
Mcq=
L= 3,54 m
0,8.464,051.3,54
= 328,54 KN/m
4
III. Lực nâng ở cán pitông
17
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
Lực tác động của xi lanh thuỷ lực đạt giá trị lớn nhất khi bắt đầu cắt hay bắt
đầu nâng ở cuối quá trình cắt. Do đó ta tính lực nâng lớn nhất Snmax ở hai vị trí:
1.Vị trí 1: lực đẩy của xi lanh thuỷ lực ở đầu qúa trình cắt:
Để xác định lực này ta thiết lập phương trình mô men của các lực tác dụng
lên bộ lưỡi uỉ đối với điểm C:
max
Sn
=
P02 .l − P01 .m − G u .l 0
r
Trong đó: P01 = p01 . L
p01-lực cản riêng theo phương ngang lưỡi cắt, tra bảng (7-4),
p01 = 45 N/mm = 45 KN/m
P01 = 45 .4,94 = 222,3 KN
P02= k’.L.x
k’-hệ số cản cắt tra bảng 9-1 chọn k’= 2,5 Mpa = 2,5. 103 KN
P02 =0,25.103.4,94.0,01 = 121
( KN )
Trong đó k’: Hệ số cản cắt theo phương P02; k’ = 2,5 MPa = 2500KN;
r = 2,8 (m)
S
max
n
=
121.5,92 - 222,3.0,865 - 24.5,687
= 138,47 ( KN ).
2,8
Trị số Snmax cần phải kiểm tra theo điều kiện ổn định của máy khi nó bập
bênh ở điểm A dưới tác dụng của lực đẩy.
Snmax ≤ Snođ
Xác định lực nâng lớn nhất theo diều kiện ổn định như sau:
Xuất phát từ phương trình cân bằng các lực tác dụng lên máy ủi khi máy
kéo bập bênh đối với điểm A, ta xác định lực P’ 02 cần thiết để giữ lưỡi uỉ khi
chuyển động:
18
G m .l m + G u (l 0 + l1 )
l + l1
P02 =
,
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
lm =L/2 +a ; với a=0,03L
lm = 1,867 m ; l1 = 1,233 m
Thay số:
P
,
02
od
n
S
=
380,37.1,867 + 24.(5,687 + 1,233)
= 122,4( KN )
5,92 + 1,233
P02' .l − P01 .m − G u .l 0
=
r
Thay giá trị P’02 vào công thức:
S
od
n
=
122,4.5,92 - 222,3.0,865 − 24.5,687
= 141,42( KN )
2,8
Điều kiện ổn định Snmax ≤ Snođ thoả mãn.
2.Vị trí 2:
lực đẩy của xi lanh thuỷ lực khi bắt đầu nâng bộ lưỡi uỉ ở cuối qúa trình
cắt:
Lực Sn được xác định từ phương trình mô men các lực tác dụng lên bộ công
tác đối với điểm C: ∑ MC = 0.
theo công thức (7-27):
19
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
Trong đó:
lđ - khoảng cách từ trọng tâm khối đất đến khớp C: lđ = 5,84 m
τ - lực cản trượt
Gđ - trọng lượng khối đất được nâng lên
Tính Gđ:
Gđ =
Fn .L
γ
k tx
Với: ktx – Hệ số tơi xốp.
theo bảng (1-2), ktx = 1,3
L – Chiều dài lưỡi uỉ, L = 4,94 m
γ- Trọng lượng riêng của đất
; γ= 18 KN/m3
Fn – Diện tích mặt cất ngang của khối đất được nâng.
φ0 - góc soải tự nhiên của đất, bảng (1-6), φ0 = 450
- góc đặt lưỡi uỉ, ε = 750
20
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
Φ
Tính Fn- là diện tích gồm
Fn= Sviênphân AnB + S∆ABC
SAnB=Squạt-S∆ABO
Squạt = R2.sinΦ/2 ; xét tam giác ∆ ABO có AO = BO = R nên ∆ ABO cân tại
O mặt khác
AE
H
1,352
AB = Sin750 = Sin750 = 0,97 = 1,4
AG = BG =
1,4
= 0,7 m
2
AG
0,7
Sin Φ/2= AO = 1,08 = 0,648 → Φ/2 = 40,50
→Squạt= R2.sinΦ/2 = 1,082.0,648 = 0,765
m2
1
2
S∆ABO= . AB.OG
21
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
OG =
AO − AG = 1,08 − 0,7 = 0,82 m
2
2
2
1
2
→S∆ABO= .1,4.0,82 = 0,575
2
m2
→Sviênphân AnB = 0,756 – 0,575= 0,181 m2
1
2
S∆ABC = .CD. AB
Vì ∆ BCF là ∆ vuông cân → BC = BF
∆EAF là ∆ vuông cân → AE =EF
→ BF = BC = EF – EB = H – EB
EB= AB.Sin150= 1,4. 0,26 = 0,362
m
→ BF = BC = H1 = 1,352- 0,362 = 0,99
m
→ CD = BC.Sin150= 0,99. 0,26 = 0,256
m
1
2
→S∆ABC = .0,256.1,4 = 0,18 m2
vậy Fn = Sviênphân AnB + S∆ABC = 0,181+ 0,18 = 0,361 m2
Chọn ktx= 1,3 ,
γ = 18 KN/ m2
Fn .L
0,361.4,94
.18 = 24,7 KN
→ Gđ = k .γ =
1,3
tx
Tính τ:
τ = f2 . T + C . F
trong đó: T- lực kéo đặt trước lưỡi ủi, T = 0
f2 – hệ số ma sát đất với đất
C- hệ số bám của đất khi trượt,tra bảng (1-7), C = 0,01 MPa
F - diện tích mặt trượt
F = SBCDE = H1 . L=0,99.4,94 = 4,89 m2
⇒ τ = 4,89 . 0,01 . 103 =48,9(KN)
thay số vào:
ta có :
S
max
n
=
24.5,687 + 24,7.5,84 + 90,65.5,92 + 365,65.0,865 + 5,92.48,9
= 404,8( KN )
2,8
22
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
max
Khi ta tính giá trị Sn ta tiến hành kiểm tra máy theo điều kiện ổn định,
máy làm việc mất ổn định tại B:
Snmax ≤ Snôđ
Với Snôđ được tính theo công thức:
G u .l 0 + G d .l d + τ.l + P02' .l + P01 .m
=
r
od
n
S
Xuất phát từ phương trình cân bằng các lực tác dụng lên máy ủi khi máy
kéo bập bênh đối với điểm B, ta xác định lực P’ 02 cần thiết để giữ lưỡi ủi khi
chuyển động khi có cả đất:
Trong đó: lm = 1,663
P02 =
,
( m)
G m .l m − G u (l 0 − l1 ) − G d (l d − l1 ) − τ(l − l1 )
l − l1
thay số
P
,
02
=
380,37.1,663 - 24.(5,687 − 1,233) − 24,7.(5,84 − 1,233) − 48,9.(5,92 − 1,233)
= 42,94 KN
5,92 − 1,233
Thay số vào ta có:
S
0d
n
=
24.5,687 + 24,7.5,84 + 48,9.5,92 + 365,65.0,865 + 42,97.5,92.
= 407,46( KN )
2,8
Điều kiện Snmax ≤ Snôđ được bảo đảm tính ổn định:
4. Phản lực ở khớp C.
Phản lực ở khớp C, biểu thị bằng hai thành phần X C, ZC xác định từ hệ
phương trình cân bằng lực tác dụng lên bộ công tác:(tính cho vị trí 2)_
1.Máy làm việc trên mặt phẳng nằm ngang
Zc
Xc
Sn
Gu
τ
P2
P1
Chiếu cỏc lực theo phương ngang:
23
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
∑XC = 0 ⇒ XC = P1 + Sn . Cosθ
Chiếu các lực theo phương thẳng đứng:
∑ZC = 0 ⇒ ZC = -P2 -Gu -Gd + Sn . Sinθ
Trong đó θ - góc giữa xilanh thuỷ lực với phương ngang, θ = 600
XC = 548,48 + 404,8 Cos600
= 750,88 (KN)
ZC = -90,65 -24 -24,7 - 404,8. Sin600 = 211,21(KN)
2. Máy làm việc trên mặt dốc với góc dốcα
Chiếu các lực theo phương ngang:
∑XC = 0 ⇒ XC = P1 + Sn . Cosθ +(Gu +Gd )sinα
Chiếu các lực theo phương thẳng đứng:
∑ZC = 0 ⇒ ZC = Sn . Sinθ -P2 - (Gu + Gd ).Cosα
= 404,8.sin600-90,65-(24+24,7) .cosα
Sử dụng bảng tính với các góc α khác nhau:
XC =548,48 +404,8cos60+(24+24,7)cosα =750,88+48,7sinα
(KN)
ZC =259,91-48,7cosα (KN)
24
ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
α(Độ)
Xc
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
750.88
751.7299322
752.5796055
753.4287611
754.2771403
755.1244847
755.9705362
756.815037
757.65773
758.4983584
759.3366663
760.1723981
761.0052993
761.8351163
762.6615963
763.4844875
764.3035392
765.118502
765.9291276
766.7351691
767.536381
768.3325191
769.1233411
769.908606
770.6880745
771.4615093
772.2286749
772.9893373
773.7432651
774.4902285
775.23
775.9623543
776.6870682
777.403921
778.1126944
778.8131725
Zc
211.21
211.2174172
211.2396667
211.2767417
211.3286308
211.3953182
211.4767837
211.5730024
211.6839451
211.8095778
211.9498624
212.1047562
212.2742118
212.4581778
212.6565981
212.8694123
213.0965554
213.3379584
213.5935477
213.8632454
214.1469694
214.4446332
214.7561463
215.0814136
215.4203362
215.7728108
216.1387299
216.5179823
216.9104522
217.3160203
217.7345628
218.1659525
218.6100577
219.0667433
219.5358702
220.0172954
25
