Thiết kế máy xúc gầu nghịch (thuyết minh+bản vẽ)

PHần I
GiớI THIệU MáY THIếT Kế
1.Kết cấu của máy xúc gầu nghịch dẫn động cơ khí gồm 2 phần chính : phần
máy cơ sở và phần máy công tác :
+ Phần máy cơ sở là loại máy E 1252 nó có công suất là 85 kW .Thiết
bị di chuyển của nó là bánh xích máy làm việc theo chu kỳ
+ Phần thiết bị công tác gồm cần (5) một đầu đợc lắp bằng khối trụ với
bàn quay (4) đầu kia đợc lắp khớp với tay cần (8) . gầu đợc nâng lên hạ
xuống nhờ cơ cấu nâng gầu (13) và cáp nâng gầu (9) . Tay cần (3) co duỗi
nhờ cơ cấu kéo gầu và cáp kéo gầu (12) và (6) .Điều khiển gầu xúc (1).
Gầu đợc lắp thêm các răng gầu khi làm việc ở nền đất cứng .
2.Nguyên lý làm việc và đặc tính kĩ thuật của máy:
Máy xúc gầu nghịch đợc làm việc ở nơi thấp hơn mặt bằng đứng của máy
Máy làm việc theo chu kì , một chu kì của máy gồm xúc đất đầy gầu quay
đến vị trí đổ đất sau đó đổ đất và quay lại vị trí chuyẩn bị xúc .
Quỹ đạo chuyển động của răng gầu là một đờng cong, chiều dày phoi cắt
thay đổi từ vị trí min đến vị trí max . Tại vị trí gầu đầy đất thì phoi đất có
chiều dầy phoi đất lớn nhất . Quay tay cần để đất khỏi rơi , nâng cần lên
và đa cần ra khỏi vị trí đào đất đến vị trí đổ đất . Để đổ đất phải điều
khiển cơ cấu nâng gầu .
Máy có cơ cấu di chuyển là xích nên có thể di chuyển thuận tiện dễ dàng
trên địa hình làm việc do có các vấu xích nên độ bám lớn .

1


9
11

10
8

12
13
14

15
16

5
1

123456789-

6

7

4
3

Sơ đồ cấu tạo của máy xúc
gầu nghịch dẫn động cơ khí E1252
Đối trọng
10-hệ thống thanh chống
Thiết bị tựa quay
11-ca bin
Cơ cấu di chuyển
12- Cơ cấu kéo gầu
Bàn quay
13 cơ cấu nâng hạ gầu

Cần
14 cơ cấu điều khiển hệ thanh
chống
Cáp kéo gầu
15 - động cơ
Gầu xúc
Tay cần
Cáp nâng hạ gầu

Phần A :tính toán chung
I.Xác định sơ bộ kích thớc hình học và trọng lợng các bộ phận
của máy
Để xác định đợc kích thớc ta dựa vào một loại máy xúc một gầu tơng tự
theo quy luật máy xúc đồng dạng :
trong đó :

G1
N1
A13
t13 V13 q1
=
=
=
=
G2
N2
A23
t 23 V23 q 2

1_2: kí hiệu máy cũ và mới

2


A: thông số kích thớc
G : thông số trọng lợng
N: thông số công suất
T : thông số thời gian chu kì làm việc của máy
V : thông số tốc độ
q :thông số dung tích gầu
Từ luật đồng dạng này ngời ta thiết lập một công thức tính gần đúng :
3
3
A = kA. G hoặc
v = kV G

1. Xác định sơ bộ kích thớc hình học

-

Chiều cao xả đất max :
Hđ =kq 3 q =5,35. 3 1.2 =5,6 (m)
(kq tra bảng 2-2 giáo trình tính toán thiết kế máy làm đất)
chiều sâu xúc đất max của máy thiết kế Hn=6.5m
bán kính ngoài của thùng máy :
Rtm=5.3
(m)
Chiều dài cần
:
LCần= 6.8

(m)
Chiều dài tay cần :
Ltc =4.9
(m)
Bán kính xả đất
:
Rx=7.2
(m)
Bán kính ngoài của đối trọng :
Rdt=3.54
(m)
Chiều rộng thùng xe
:
Btx=3.12
(m)
Chiều cao nắp thùng
:
Hnt=3.675
(m)
Khoảng cach mặt đất dới bàn quay :
hmddbq=1.095 (m)
Chiều cao ngỏng trục nối cần
:
hntnc=1.7
(m)
Khoảng cách từ ngõng trục nối cần đến tâm quay: a=1.3 (m)
Chiều dài vêt xích
:
lvx=4.05
(m)

Chiều rộng vết xích
:
Bvx=3.2
(m)
Chiều rộng một vết xích
:
B1vx=0.675 (m)
Khe hở dới khung di chuyển :
b=0.25
(m)
Chiều cao hai thanh chống
:
htc=
4.16
(m)

2.xác định trọng lợng chính của máy:

công thức chung :
Gi=kiG.104
trong đó :
+ ki hệ số tỷ lệ giữa của các bộ phận và trọng lợng của máy
(lấy theo bảng 2-1 giáo trình tính toán máy thi công đất)
+ trọng lợng của máy
G = (1531)q :
lấy G = 24.q = 24.1,2=28,8 (tấn)
Trọng lợng của các thiết bị trong cơ cấu máy quy đổi ra trọng lợng :
Trọng lợng của cần :
Gc=0,08.28,8.104 = 23040N =23,04KN
Trọng lợng của tay cần : Gtc=0,035.28.8 104 = 10080 N =10,08KN

Trọng lợng của gầu :
Gg=0,04.28,8 104 = 11520 N =11,52KN
Trọng lợng của đất tích trong gầu :
Gđ = q=19.1,2=22,8 KN =22800 N
Trọng lợng của bàn quay:
Gbq= kAG=0,12.28,8=3.456 ( tấn)
Gbq=34560N

3


Trọng lợng của động cơ chính :Gđc= kAG=0,065.28,8=1,872 (Tấn)
Gđc=18720N
Trọng lợng của cơ cấu trên bàn quay Gcc= kAG=0,24.28,8=6,216 (Tấn)
Gcc=92160N
KA lấy theo bảng 2.III1 bảng phân bố trọng lợng của các bộ phân chính trong
máy
=19 KN/m3 (lấy theo câp đất đất ở đây là đất câp IV)
*Thời gian làm việc một chu kì :
áp dụng công thức tCK= b G +A1
G : trọng lợng máy G= 28,8 ( tấn)
a , b, A,B : các hệ số cho trớc :
a =1 ; b = 1,58 ; A1 = 10 ; B = 6,8 (theo công thức trang 88 giáo
trình MáY làm ĐấT )
Thay vào ta có :
tCK =1,58. 28.8 +10=18(s)
3>động lực học của máy:
- vận tốc nâng gầu :

Vng==

0.497 (m/s)

II. tính lực cắt đât ( P01 ,P02 ) khi gầu tiến hành đào và tích đất vào

P01
P01

Cmax

P02

gàu

P02

1.tính chiều dầy phoi cắt

- Chiều rộng gầu : Bg =1,12 m (lấy theo gầu của máy cơ sở E1252)
-chiều dài gầu : lg=1,58 m (lấy theo máy cơ sở E1252)
- Xác định chiều dày phoi đất lớn nhất C max:
Ta có biểu thức : q = Cmax . b.Hn. Kt
4




Cmax =

q

b.Hn. Kt



Trong đó :
q : dung tích gầu q =1.2 m3
Hn: chiều sâu tầng xúc Hn = 6.5 m
b: bề rộng phoi đất b = 1,12 m=112 cm
Kt : hệ số tơi đất Kt = 1,35 (Bảng 1-5 giáo trình tính toán thiết
kế máy làm đất)
Thay số vào ta có :


Cmax=

1.2
=0.122( m) =12.2( cm)
1,12.6,5.1,35

2.tính tực cản cắt đất
Lực cản cắt tiếp tuyến P01 đợc xác định bằng công thức :

P01 = K1.b.Cmax
K1 : Hệ số cản cắt riêng của đất (theo bảng 1-3 giáo trình tính
toán thiết kế máy làm đất) , với đất cấp IV , ta chọn K1 =32 N/cm2

- tính lực cản ở vị trí I

-Lực cản cắt tiếp tuyến :

PI01 =32.112.122 =43725 N
- Xác định lực cản cắt theo phơng pháp tuyến P02 :
P01 và P02 có quan hệ với nhau theo công thức : P02 = . P01
. : hệ số tỷ lệ
. =0,15 0,45.lấy . =0,4

PI02 = 0,4.34765=17490 N
II
II
-Tính P01 , P 02 vị trí II
H1 =0,5 Hn=0,5.6,5 =3.25(m)
Ta có thể lấy C1 :
C1 = 0,5 Cmax =0,5.122=61cm
-Lực cắt cản tiếp tuyến là :
P01II = 0,5 P01I =0,5. 43725=21863 N
-Lực cắt cản pháp tuyến là :
PII02 = . PII01 = 0,4. 21863 =8745N
- Gầu ở vị trí III :
Ta thấy gầu chuẩn bị cắt đất C2 = 0 nên PIII01= PIII02 = 0
vị trí
Lực
I
II
P01 (N)
P02 (N)

43725
17490

21863

8745

III
0
0

III. Xác định lực tác dụng lên các cơ cấu :
1. cơ cấu nâng gầu ,kéo gầu
Lực nâng gầu Sng,lực kéo gầu Skg :

Ta thấy máy xúc bắt đầu làm việc từ vị trí III đến vị trí I có nghĩa là nó bắt
đầu tích đất đến khi tích đầy vào gầu ta tinh lựcSng ,Skg cho 3 vị trí:
-Các phơng trình :
5




X = 0 R1 = Sngsini + Skgsini+P01cosi (1)
Ta viết phơng trình mômen đối với khớp O đối với tất cả các lực tác dụng vào
gầu và tay cần :

Mo2(Fi) = P01r01 + P02r02 + Gg+đ rg+đ+ Gtcrtc +Sng.rng Skg.rkg = 0 (2)
Y =0R2= Sngcosi +Skg cosi + P01 cosi -P02sini-Gtc-Gg+đ (3)
+ i:góc giữa P01và phơng đứng
+ i :góc giữa Sng và phơng đứng
+ i Sng và phơng đứng lấy
+ r01:khoảng cách từ o2 đến phơng của lc P01
+ r02 : khoảng cách từ o2 đến phơng của lc P02
+ rkg : khoảng cách từ o2 đến phơng của lc Skg

+ rng : khoảng cách từ o2 đến phơng của lc Sng
+ rtc : khoảng cách từ o2 đến phơng của lc Gtc
+ rđ+g : khoảng cách từ o2 đến phơng của lc Gđ+g

1.1 Lực nâng gầu Sng,lực kéo gầu Skg vị trí I :

P01

Skg

Sng
R2

P02

I

R1
Gg+d

Gtc

Sơ đồ lực tác dụng lên tay cần ở vị trí I
+ 1= 0
+ 1= 18 0
+ 1=37 0
+ r01= 4.98 m
+ r02 = 0
+ rkg = 3.53 m
6

+ rng =1.41 m
+ rtc = 0.95 m
+ rđ+g =4.19 m
sin 1=0.6
sin 1=0.31
cos 1=0.8
cos 1=0.95
Thay vào phơng trình (1) (2) (3) ta có
R1 = 0.6 Sng +0.31 Skg+43725 (1)
3.53Skg 1.41Sng = 371127
(2)
R2= 0.8 Sng +0.95Skg 675 (3)

S

I
kg
R2

S

I
kg

R1

O

2

c
Sơ đồ lực tác dụng lên cần ở vị trí I,II,III

Phơng trình cho cần ở cả 3 vị trí I,II,III của tay gầu :



Mo1(Fi) =0 SIkg .r1c- SIkg .r2c R1r3c +R2r4c Gc .r5c=0 (4)
r1c=0
r2c=3.24m
r3c=3.8m
r4c=5.99m
r5c=3 m
5.99R2 -3.24 Skg 3.8R1 =69120 (N) (4)
GiảI hệ (1) (2) (3) (4) ta đợc :
R1= 101141N
R2=98394 N
Skg=41952 N
Sng=74018N

1.2 Lực nâng gầu Sng,lực kéo gầu Skg vị trí II :

7


ng

Skg

R2
P

01

R1
II

P

Gc

02

Gg+đ

Sơ đồ lực tác dụng lên tay cần ở vị trí II
+ 2=430
+ 2 = 1 0
+ 2 = 400
+ r01= 4.98 m
+ r02 = 0
+ rkg = 2.93 m
+ rng = 1.43 m
+ rtc = 0.79 m
+ rđ+g = 3.02 m(chú ý dất cha tích dầy gầu đợc)
Đất tích vào gầu ở vị trí này là:
qII= Hn .b.CII .kt = 4,1.1,12.0,097. 1,35=0.6m3
Sin2=0.68
sin2=0.02

sin2=0.64
Cos2=0.73
cos2=1
cos2=0.77
Y =0R2= Sngcosi +Skg cosi + P01 cosi -P02sini-Gtc-Gg+đ (3)
R1 = 0.64Sng +0.02Skg+15960
(1)

2.93Skg 1.43Sng= 186059
R2= 0.77Sng +Skg -22987
Phơng trình cân bằng của tay cần :

(3)

(2)

5.99R2 -3.24 Skg 3.8R1 =69120 (4)
GiảI hệ (1), (2) ,(3), (4) ta đợc:
R1= 72958 N
R2=72958 N
Skg=28044 N
Sng=88183 N

1.3 Lực nâng gầu Sng,lực kéo gầu Skg vị trí III :
8


Sng
R2
O2

Skg

R1

Gc
III

Sơ đồ lực tác dụng lên tay cần ở vị trí III
R1 = Sngsini + Skgsini+P01cosi
Mo2(Fi) = P01r01 + P02r02 + Gg+đ rg+đ+ Gtcrtc +Sng.rng Skg.rkg = 0 (2)

Y =0R2= Sngcosi +Skg cosi + P01 cosi -P02sini-Gtc-Gg+đ (3)

+ 3 = 250
+ 3 = 390
+ rkg = 1.73 m
+ rng = 1.64 m
+ rtc = 0
+ rđ+g = 0.34 m
Sin3 =0.42
Sin3=0.63
Cos 3=0.91
Cos3=0.78
Mo2(Fi) = P01r01 + P02r02 + Gg+đ rg+đ+ Gtcrtc +Sng.rng Skg.rkg = 0 (2)

Y =0R2= Sngcosi +Skg cosi + P01 cosi -P02sini-Gtc-Gg+đ (3)
R1 =0.63 Sng +0.42 Skg

1.73Skg1.64Sng = 3917
R2= 0.78Sng +0.91 Skg - 21600

Phơng trình cân bằng của tay cần :

(1)

(2)
(3)

5.99R2 -3.24 Skg 3.8R1 =69120 (4)

GiảI hệ (1), (2) ,(3), (4) ta đợc:
R1= 59637 N
R2=59636N
Skg=18977N
Sng=82010 N
9


1.4. Kết luận , ta có bảng sau
Vị trí

I

II

III

41952

28044

18977

Sng(N)

74018

88183

82010

R1(N)

101141

72958

59637

R2(N)

98394

72958

59636

Lực
Skg(N)

3.tính toán cơ cấu quay

3.1 Xác định tải trọng tác dụng lên thiết bị ta quay
+Mômen trong mặt phẳng thẳng đứng
tc

rđc

rcc

Gđc

Gcc

Gc
Gg+đ

rbq
Gđt

rđt

Gbq

rc
rg+đ

Sơ đồ các lực thẳng đứng tác dụng lên máy khi máy thoat khỏi tầng
đào chuẩn bị quay máy đến vị trí xả vật liệu
rđt=2.72 m
rc=4.53 m

rđc=2.33 m
rg+đ=5.74 m
rbq=0.93 m
rtc=8.02 m
rcc=5.74 m
Mô men này do các tải trọng nằm trong mặt phẳng đứng gây ra so với
tâm quay của máy và đợc tính nh sau :
Md= Gccrcc + Gcrc +Gg+đrg+đ +Gtcrtc Gđtrđt Gđcrđc Gbqrbq
Md = 69.16x0.65 + 23.04x3.68+34.32x6.13+10.08x7 65x2.72
18.72x2.3334.56x0.93=158.1KNm
+tổng tải trọng theo phơng thẳng đứng phơng z:
10


Rz= Gcc + Gc +Gg+đ +Gtc+ Gđt + Gđc+Gbq
Rz= 69.16 + 23.04 +34.32+10.08+65+ 18.72+34.56=254.88KN
Khi máy làm việc bình thờng thì tải trọng theo phơng x ở đây là tải trọng gió
Rx=Pg=p x F
F diện tích kết cấu chắn gió F=13.88 m2( đo từ máy cơ sở tính theo tỷ
lệ bản vẽ)
p áp xuất gió lấy theo gió I : p =qI= 150 (N/m2 )
Pg=150 x 13.88 =2082 N

3.2 xác định mô men cảc quay

Mô men cản quay đợc xác định theo công thức :
Mcq= M1 +M2+ M3 +M4
Trong đó
M1-mô men cản do các lực ma sát sinh ra
M2-mô men cản do các lc quán tính gây ra

M3-mô men cản do tảI trọng gió gây ra
M4-mô men do độ dốc của mặt đất nơi máy đang làm việc
- xác định mô men cản do các lc ma sát gây ra M1
M1=k[Rz

D
D0

( 2à+fd) + Rxfd1 ] Ncm

trong đó
D đờng kính trung bình vòng lăn của bánh tựa trên vòng
tựa quay (cm) D = 130 mm
D0 -đờng kính ngoài của bánh tựa (cm)
d- đờng kính trục của bánh tựa (cm)
d = 55 mm
d1 -đờng kính ngõng trục của bánh tựa (cm) d1= 50mm
f- hệ số ma sát trợt trong ổ đỡ f=0.050.1 lấy f = 0.8
à- hệ số ma sát trợt trong ổ đỡ D0 =150mm
à = 0.025 (theo bảng 1-15 giáo trình tính toán máy thi công
đất)
k- hệ số kể đến ma sát mặt đầu của bánh tựa k=1.4 với
bánh tựa hình trụ dùng ổ trợt
M1=1.4[287880x

130
150

( 2x0.025+0.8x55) +2082 x 0.8x50] =

1550300 Nmm =1.55 KNm
- xác định mô men cản quay do lực quán tính gây ra M2
M2=

n
30 gt

G

i

r 2i

Trong đó
n- là tốc độ quay của bàn quay với máy đào một gầu n=35
vg/phút lấy n= 3 vòng/phút
t- thời gian khi quay lấy t =1.4
ri- khoảng cách tơng ứng từ các điểm đặt Gi đến tâm quay của
bàn quay

11


M2=

3
30.9,8.1,4

(69.16x0.652 + 23.04x3.682+34.32x6.132

+10.08x72 +65x2.722+18.72x2.332+34.56x0.932) = 62.65 KNm
- xác định mô men cản quay do gió gây ra M3
Pi =pFi
Trong đó :
p =150 N/m2 áp suất gió lấy theo gió I
Fi diện tích chắn gió của bộ phận thứ i
Lực tác dụng lên phần trên bàn quay
P1 =pF1=150x5.2 = 780 Nm
Lực tác dụng lên một bên dảí xích
P1dx =pF1dx=150x0.6= 90 Nm
Lực tác dụng lên thiết bị công tác
P3= pF3=150x2.76 =414 Nm
Mô men cản quay do gió đợc xác định gần đúng theo công thức sau:
M3 = Pi r i = 780x1.52 +2x90x2.11 +414x5.34 = 3776 Nm =3.776
KNm
- xác định mô men cản quay do độ dốc gây ra M4
M4= Gi .ri sin = ( Gccrcc + Gcrc +Gg+đrg+đ +Gtcrtc+ Gđtrđt + Gđcrđc
+Gbqrbq ) sin
Trong đó :
Gi-trọng lợng của bộ phận thứ i quay cùng với bàn quay
ri khoảng cách từ điểm đặt Gi đến tâm quay của bàn quay m
góc nghiêng của mặt nền nơi máy làm việc so với phơng
ngang =100120 lấy =100sin = 0.174
M4 = (69.16x0.65 + 23.04x3.68+34.32x6.13 +10.08x7
+65x2.72+18.72x2.33+34.56x0.93)0.174 =115.4 KNm
+vậy ta có :
Mcq= 1.55 +62.65 +3.776 +115.4 = 183.38KNm =18338000 Ncm
3.3 xác định tải trọng tác dụng lên bánh tựa
loại bánh tựa với trờng hợp ngỗng trục trung tâm không chịu lực
thẳng đứng

lực tác dụng lên bánh tựa phía trớc :D = 1.650m đờng kính vòng lăn
Md
R z cos 1
158.1
+
=
+
D(cos 1 + cos 2 ) 2(cos 1 + cos 2 ) 1.65(cos 45 + cos 45)
254.88 cos 45

P=

2(cos 45 + cos 45)

=131.5KN

Lực tác dụng lên bánh đỡ phía sau:
Ps =(

1
158.1 254.88 cos 45
)
=-4.04 KN
cos 45 + cos 45
1.65
2

4. tính toán cơ cấu di chuyển

tính lực cản của cơ cấu di chuyển bánh xích

4.1 lực cản ma sát trong các bộ phận của cơ cấu di chuyển bao gồm
các lực cản sau :
12


-lực cản ma sat sinh ra ở các khớp của mắt xích vòng qua bánh xích
chủ động và bị động .
- lực cản ma sát sinh ra trong các ổ đỡ con lăn tì
-lực cản ma sát sinh ra trong các ổ trục bánh xích chủ đông và bị động
W1=(0.050.09)G
( theo công thức kinh nghiện trang 106 giáo trình máy làm đất )
với G =28.8 tấn
lấy W1=0.08G=0.06x288 =17.28 KN
4.2 Xác định lực cản do biến dạng đất W2
W2=(0.080.17)G theo công thức kinh nghiện trang 108 giáo trình
máy làm đất
Lấy W2=0.1G=0.1x288=28.8 KN
4.3 lực cản vòng : lực cản vòng sinh ra do các lực ma sát sinh ra giữa dải
xích và nền đất ta lấy với mô men của các lực bám lấy à=0.05
W3=0.3G=0.3x288 = 86.4 KN
4.4. lực cản dốc
lực cản náy sinh ra do máy di chuyển lên dốc
W4 =Gsin với =150200
Lâý =160 sin =0.28
W4=0.28G= 0.28x288 =80.64 KN
Tổng các lực cản của may xúc trong quá trình di chuyển có thể tổ hơp theo
hai trờn hợp sau :
-Trờng hợp thứ nhất máy xúc di chuyển trên mặt phẳng ngang
Wdc =W1 + W2+ W3 = 17.28+28.8 +86.4 =132.5 KN
Trờng hợp hai máy xúc di chuyển có độ dốc không thực hiện lái

vòng : Wdc =W1 + W2+ W4= 17.28+28.8 +80.64 =126.72 KN
Từ lực tổng cản ta tính công suất chọn động cơ cho cơ cấu di chuyển
Wdc=132.5KN

IV.Tính công suất động cơ

1)Công suất của cơ cấu nâng gầu:
áp dụng công thức :
Nnc=

S ng .Vnc
1000. nc

trong đó
Sng :
Lực nâng gầu Sng =74018N
Vnc: Vận tốc nâng cần Vnc =0,497 m/s
nc :
Hiệu suất nâng cần nc = 0.9
Thay số vào ta có : Nnc=

74018.0.497
=40.87 KW
1000.0.9

2.Công suất của cơ cấu nâng tay cần
áp dụng công thức
Ntc=

S kg .Vkg

.1000 kg

Với Skg=41952KN và Vkg = 0.92 m/s (theo Bảng 2 .III.2

giáo trình máy làm đất)
Thay số vào ta có
13


Ntc=

S kg .Vkg
.1000 kg

=

41952.0,92
=42.9KW
1000.0,9

Từ Nnc =40.87KW vàNtc =42.9KW chọn động cơ điện :
MA-146-2/4 ,N=85KW ,n=1480 vòng / phút , điện thế
380V/220
3.Công suất cơ cấu quay
để khắc phục các mô men cản quay thì động cơ phải sinh ra mô men chủ
động Mđc đợc xác định theo công thức
Mđc =

M cq
i

Mcq= 18013000 Ncm
i-tỷ số truyền từ động cơ đến cơ cấu quay i=

n d / c 1480
=
=493.33
nb
3

hiệu suất truyền từ động cơ đến cơ cấu quay
công suất cần thiết của động cơ để dẫn động cơ cấu quay
Nđc =

k .M cq .n d / c
k .M d / c .nd / c
=
=
9,55.10 5
9,55.10 5.i

1.25 x18338000 x1480
=84.72 KW
9.55 x10 5 x 493.33x0.85

nđc =1800 vg/phút tốc độ quay của động cơ
nb =4 tốc độ quay của bàn quay
k=1.25 hệ số dự trữ mô men quay
4.công suất cơ cấu di chuyển
Ntc=

m/s

Ư Wdc .Vdc 132.5 x0.5
=
=77.94KW
0.85
dc

Vdc=1.54km/h-vận tốc di chuyển của máy lấy Vdc=1.8km/h = 0.5

- hiệu suất cơ cấu di chuyển lấy = 0.85
V.tính cân bằng bàn quay và tính chọn đối trọng

14


1.vị trí thứ nhất

Gcc
Gđc

R1

1/2Gc

Gđt
6

Gbq

Gđt

Gđc

5
4

Gbq
3

O
2'
5'

4'

3'

Gcc

1'

2

1

6'
a

1/2Gc

Hoạ đồ tính đối trọng vị trí I
Các tải trọng biểu diễn trên hình vẽ:

Trọng lợng của cần
:
Gc= 23040N
Trọng lợng của bàn quay :
Gbq=34560N
Trọng lợng của động cơ chính : Gđc=18720N
Trọng lợng của cơ cấu quay
:
Gcc=92160N
Cách xác định bằng hoạ đồ
chọn tỷ lệ thể hiện của 1N là 0.05mm
trên một trục đứng bất kỳ ta lần lợt liên tiếp các lực :1/2 Gc, Gcc, Gbq, Gđc với
tỷ lệ đã trọn lấy một đỉêm O nằm ngoài đờng thẳng đã đặt các lực lần lơt nối
các điểm cuối của O và 1/2 Gc, Gcc, Gbq, Gđc ta đợc các đờng 1,2,3,4,5 từ một
điểm bất kỳ trên phơng của Gc vẽ đờng thẳng 1 song song với đờng 1 cắt
phơng R1 tại điểm a , Gc tại một điểm từ trên Gc vẽ đờng thẳng 2 song song
với đờng 2 cắt phơng Gcc tại một điểm từ điểm đó vẽ đờng thẳng 3 song
song với đờng 3 cắt phơng Gbq tại một điểm ,từ điểm đó vẽ tiếp đờng thẳng
4 song song với đờng 4 cắt phơng Gđc tại một điểm , từ điểm đó vẽ tiếp đờng thẳng 5 song song với đờng 5 cắt phơng Gđt tại một điểm từ điểm đó
nối về a đợc 6 từ O kẻ đờng 6 song song vói 6 cắt phơng đi qua các lực
biểu diễn ta đợc Gđt đo ta dợc kết quả :
Gđt=5132 x 20=102640N Gđt=10.264 (tấn)
3.2vị trí thứ II

15

Gđc
Gcc
R2

Gc

Gđc
Gbq

6

Gtc
Gbq

Gđt

5

Gg+đ

7'

2'
6'

4'

5'

7

Gcc
p

3'

1'

b

4

Gg+đ
Gc
Gtc

3
2
1

Hoạ đồ tính đối trọng vị trí II
Các tải trọng biểu diễn trên hình vẽ:

Trọng lợng của gầu và đất
:
Gg+đ= 34320N
Trọng lợng của bàn quay :
Gbq=34560N
Trọng lợng của động cơ chính : Gđc=18720N

Trọng lợng của cơ cấu quay
:
Gcc=92160N
Trọng lợng của tay cần
:
Gtc=10080N
Trọng lợng của cần
:
Gc=23040N
Cách xác định bằng hoạ đồ
chọn tỷ lệ thể hiện của 1N là 0.05mm
trên một trục đứng bất kỳ ta lần lợt liên tiếp các lực : Gtc, Gc, Gg+đ, Gcc, Gbq,
Gđc với tỷ lệ đã trọn , lấy một đỉêm p nằm ngoài đờng thẳng đã đặt các lực
lần lơt nối các điểm cuối của Gtc, Gc, Gg+đ, Gcc, Gbq, Gđc và p ta đợc các đờng
1,2,3,4,5,6,7 . Từ một điểm bất kỳ trên phơng của Gc vẽ đờng thẳng 1 song
song với đờng 1 cắt phơng R2 tại điểm b, từ điểm trên Gtc vẽ đờng thẳng 2
song song với đờng 2 cắt phơng Gc tại một điểm ,từ điểm đó vẽ đờng thẳng
3 song song với đờng 3 cắt phơng Gg+đ tại một điểm, từ điểm đó vẽ tiếp đờng thẳng 4 song song với đờng4 cắt phơng Gcc tại một điểm, từ điểm đó vẽ
tiếp đờng thẳng 5 song song với đờng5 cắt phơng Gbq tại một điểm, từ điểm
đó vẽ tiếp đờng thẳng 6 song song với đờng 6 cắt phơng Gđc, từ điểm đó vẽ
tiếp đờng thẳng 7 song song với đờng 7 cắt phơng Gđt tại một điểm, từ
điểm đó nối về b đợc 8 từ p kẻ đờng 8 song song vói 8 cắt phơng đi qua
các lực biểu diễn ta đợc Gđt đo ta dợc kết quả :
Gđt=2008 x 20=40160N Gđt=4.016 (tấn)
Chọn đối trọng cho máy :
Gđt= 6.5 (tấn)
V.kiểm tra ổn định
1.khi máy làm việc
16

r'tc

rng
r'c
rc

r1
G1

Sng

O1
r'01
Gc

Gđt

G2 lA
rđt

r01

Gtc
P01

rg
rtc
r'g

Gg

khi gầu đang xúc đất :
+gặp chớng ngại vật
+cần vuông góc với trục dọc của máy
P01 vuông góc với đờng nối từ khớp chân cần tới đỉnh của răng gầu



1

Mo(Fi) P01= r ' (Sngmax.rng- Gc.rc- Gtc.r tc-Gg.r g)
01

Với
rng=4.62m
rtc=6.77m
rg=4.53m
rc=3.51m
r01=4.9m
LA=3.37 m
r1=0.43 m
rđt=4.4 m
khi này Sngmax=1.15x88183= 98764 N
Sngmax
P01=

1
(98764x4.62- 23040x3.51 10080x6.77 11520x4.53 ) = 52039
4.9

N
Hệ số ổn định :

17


LA
L
) + Gdc +cc A
Kôđ =
2
2 =
Gc rc + Gtc rtc + G g rg + P01 r01
3.37
3.37
65 x 4.4 + 3.456 ( 0.43 +
) + 110.88
= 1.494>1.15
2
2
23.04 x3 + 10.08 6.27 + 11.52 4.02 + 52.039 2.75
Gdt rdt + Gbq (r1 +

Máy đảm bảo điều kiện ổn định trong trờng hợp này
Trờng hợp khi máy làm việc ở nền đất dính, khó xả đất mặt bằng đứng của
máy nghiêng góc =10o - 12o =100

rdt

r1

htc

Gbq
h1

hđt

Gc
h2
Gđc

Gđt

rc

hc

hg+đ

rtc
rg+đ

rđt=4.53 m
r1=0.93 m
rc=2.7 m
rtc=6.58 m
rg+đ=7.2 m
h 1 =2.7 m

h2=0.98 m
hc=3.45 m
h tc =4.58 m
h đt =1.63 m
h g+đ =2.25 m
LA
L
L
hdt tg ) + Gbq (r1 + A h1tg ) + Gdc + cc ( A h2 tg )
Kôđ =
=
2
2
2
Gc (rc + hc tg ) + Gtc (rtc + htc tg ) + G g + d (rg + d + hg + d tg )
3.4
3.4
3.4
65( 4.53 +
1.63tg10) + 34.56(0.93 +
2.7tg10) + 11.088(
0.98tg10)
=
=
2
2
2
23.04(2.7 + 3.45tg10) + 10.08(6.58 + 4.58tg10) + 34.32(7.2 + 2.25tg10)
Gdt (rdt +

18


=1.157>1.15
Máy đảm bảo điều kiện ổn định trong trờng hợp này

VII. Năng suất máy thiết kế
1.Năng suất lý thuyết:
Qlt =

3600.q
(công thức 2.III.101 giáo trình máy làm đất)
Tck

trong đó
q:Dung tích hình học của gầu q=1,2 m3
T:Thời gian làm việc một chu kỳ máy Tck=18(s)
Thay số vào ta có : Qlt =
2.Năng suất kỹ thuật :
Qtt =

3600.q.K d
Tck . K t

3600x1.2
=240 m3/h
18

(công thức 2.III.102 giáo trình máy làm đất)

Trong đó :

Kt:Hệ số tơi của đất Kt = 1,35
Kđ:Hệ số đẩy gầu Kđ=0.8

Thay số vào ta có : Qtt =

3600.x1.2 x0.8

=142.22 m3/ h

18 x1.35

3.Năng suất thực tế :
Qtt =

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

(công thức 2.III.103 giáo trình máy làm đất)

Trong đó :

Thay số vào ta có : Qtt =

Ktg:hệ số sử dụng thời gian Ktg =0.8
Kt:Hệ số tơi của đất Kt = 1,35
Kđ:Hệ số đẩy gầu Kđ=0.8
3600.q.K d K tg
Tck . K t

=

3600.x1.2 x0.8 x0.8
18 x1.35

=113.78 m3/ h

Phần B :tính gầu xúc
1. sơ đồ thực lực tác dụng lên gầu xúc

19


skg

Pđ

Ggđ

Pđ = kđ P1= 1.5x43725 =65588 N
k =1.5 hệ số kể đến tải trọng động do chớng ngại vật gây ra với răng
gầu
Chọn sơ đồ tính sức bền của đai trên gầu với sơ đồ này gầu có thành trớc
và hai thành bên đợc hàn với nhau thành một khối
Bg=1.12m
lg=1.58m

Bg

A

H

Lg

Pđ

H X
B

''HCB''

A

B

X

+biểu đồ M1 ,(X=1)
giải hệ với X=1 ta đợc biểu đồ mômen M1

20


1

1

1

1

M1

A

A

B

X=1

+vÏ biÓu ®å Mp0:
∑ Y =0VA+VB = 65588 (1)

∑M

B

=0 VABb +P® .

Bg
2

=0 VA=P®/2 = 32794 N

VB =VA = 32794 N
Ta vÏ ®îc biÓu ®å m« men Mp0 nh sau

18365
P®
Bg/2
P

M0

Bg

(Nm)
A

B

VA
ta cã ph¬ng tr×nh :
δ11 X +∆1p = 0 (*)

VB

δ11=

A

B

1
2
3.23
(2x1x1.58x + 1x1.12x1) =

EI
3
EI

21


1p=

1
20569
x1x1.12x18365 =
EI
EI

Thay vào phơng trình (*) ta có :

3.23
20569
X+
= 0 X =- 6368 N
EI
EI

Biểu đồ mô men :

32795

11997

4030

4030
6368

4030

4030

6368
6368

6368
Mp

32795

(Nm)

Q
(N)

N
32975

(N)

32975

Chiều cao đai gầu của máy cơ sở là :

hđcs = 180mm
chọn chiều cao đai gầu của máy thiết kế là :
hđ = hđcs 3
tiết diện đai

q
q E1252

=180 3 1.2 = 178 mm
1.25

22


y

hđ

x

x

bđ
y
ứng suất pháp trong đai :
chọn thép chế tạo đai gầu là thép CT5 b =500N/mm2


500

[] = =
=416 N/mm2
n
1.2
N =1.2-1.4 hệ số an toàn bền
ở đây đai gầu chịu lực dọc trục và uốn theo phơng Y-Y các mặt cắt nguy
hiểm nhất có :
Mặt cắt 1-1 :
N1-1 =4030 N
M1-1 =- 11997 Nm =- 11997000 Nmm
hd b 2 d
để đảm bảo đai gầu làm việc bình thờng thì : y< [] ,Wy =
6
11997000
N M
4030
Ta có :y = A - W = 178b - 178b 2 d < 416 N/mm2
y
d
d
6

Giải bất phơng trình trên ta đợc :bđ >31.2 mm lấy bđ =40mm (1)
Mặt cắt 2-2 :
N2-2 = 32975 N
M2-2 = 6368 Nm = 6368000 Nmm
để đảm bảo đai gầu làm việc bình thờng thì : y< []
6368000
N M
32975

Ta có :y = A - W = 178b - 178b 2 d < 416 N/mm2
y
d
d
6

Giải bất phơng trình trên ta thấy nó luôn thoả mãn với mọi bđ
Vậy lấy bđ = 40mm
Chọn chiều dày thành gầu theo công thức kinh nghiệm :

23


bt = (0.50.55)bđ (công thức 2-72 giáo trình tính toán máy thi
công đất )
lấy bt =0.52bđ =40x0.55 =22 mm
kiểm tra sức bền gầu (theo thuyết bền thế năng biến đổi hình dáng :
t = 2 u + 3 2 < 416n/mm2
Mu
với u =
Wu

=

+


11997000
N
4030

=
40 2 +
= 252.2 N/mm2
178 x
A
178 x 40
6

Q.M t
= 0 vì mô men tĩnh theo phơng x Mt =0
J xbt

t = 252.2 N/mm2 < 416 N/mm2 thoả mãn điều kiện bền

24