Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế máy ủi, công suất động cơ 112 kW

Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, cơng suất động cơ 112 kW
LỜI NĨI ĐẦU.....................................................................................................2
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY ỦI.................................3
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY ỦI........................................................3
1.1.1 Sơ lược về sự phát triển chung của máy ủi hiện nay ở Việt Nam.........3
1.1.2 Công dụng của máy ủi...........................................................................4
1.1.3 Phân loại máy ủi....................................................................................5
1.1.4 Quá trình làm việc của máy ủi...............................................................6
1.2 GIỚI THIỆU VỀ MÁY ỦI VẠN NĂNG KOMATSU D61EX..............8
1.2.1 Công dụng của máy ủi vạn năng...........................................................8
1.2.2 Một số cấu tạo về khung ủi vạn năng hiện nay.....................................9
1.2.3 Giới thiệu về bộ công tác của máy ủi Komatsu D61 EX....................12
1.2.3.1 Cấu tạo..........................................................................................12
1.2.3.2 Nguyên lý hoạt động.....................................................................13
1.2.4 Giới thiệu về hệ thống truyền động cơ học của máy ủi Komatsu
D61 EX.........................................................................................................13
1.2.4.1 Sơ đồ truyền động.........................................................................13
1.2.4.2 Nguyên lý hoạt động chung...........................................................15
1.2.4.3 Nguyên lý hoạt động của một số bộ phận.....................................15
CHƯƠNG 2 TÍNH TỐN THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY ỦI.....................21
2.1 TÍNH CHỌN CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY ỦI.....................21
2.1.1 Thơng số của máy ủi Komatsu D61EX...............................................21
2.1.2 Tính chọn các thơng số của máy ủi thiết kế........................................22
2.2 KIỂM TRA BẤT PHƯƠNG TRÌNH KÉO-BÁM-CẢN......................25
2.3 KIỂM TRA KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH CỦA MÁY ỦI............................32
2.3.1 Lực tác dụng lên máy ủi......................................................................33
2.3.1.1 Lực tác dụng của đất lên bàn ủi P................................................33
2.3.1.2 Lực tác dụng trong cơ cấu nâng hạ thiết bị ủi..............................36
2.3.2 Kiểm tra khả năng ổn định của máy ủi................................................39
2.4 XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT CỦA MÁY ỦI.............................................43
2.4.1 Năng suất máy ủi khi đào và vận chuyển đất......................................43

2.4.2 Năng suất máy ủi khi san đất...............................................................46
CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN BỘ PHẬN CƠNG TÁC.....................................48
3.1 CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN MÁY ỦI..................................................48
3.2 TÍNH BỀN CHO BÀN ỦI.......................................................................49
3.2.1 Chọn vị trí tính tốn.............................................................................49
3.2.2 Sơ đồ tính lưỡi ủi.................................................................................50
3.2.3 Vẽ biểu đồ nội lực...............................................................................53
3.2.4 Kiểm tra bền cho bàn ủi.......................................................................58
3.3 TÍNH TỐN KHUNG ỦI.......................................................................59
3.3.1 Kết cấu của khung ủi...........................................................................59
3.3.2 Lựa chọn trường hợp tính tốn............................................................60
3.3.3 Lựa chọn sơ đồ tính tốn cho khung ủi...............................................60
3.3.4 Tính tốn nội lực trong khung và vẽ biểu đồ nội lực..........................62
3.3.5 Tính chọn mặt cắt khung ủi.................................................................66
SV: Đồn Hữu Trình

1

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, cơng suất động cơ 112 kW
3.3.6 Tính chọn mặt cắt càng của khung ủi..................................................67
3.3.7 Tính cơng son nâng hạ bộ cơng tác.....................................................69
3.3.8 Tính cơng son lắp xy lanh nghiêng lưỡi ủi..........................................73
3.4 TÍNH TỐN MỘT SỐ CHI TIẾT KHÁC............................................75
3.4.1 Tính chọn chốt liên kết khung ủi với xl nâng bộ công tác..................75
3.4.2 Tính chọn chốt liên kết khung ủi máy.................................................76
CHƯƠNG 4 TÍNH TỐN MỘT SỐ PHẦN TỬ TRONG MẠCH
THỦY LỰC Ở BỘ CÔNG TÁC......................................................................78

4.1 TỔNG QUAN VỀ HTTĐTL TRÊN MÁY ỦI D61EX.........................78
4.2 TÍNH CHỌN CÁC XYLANH THỦY LỰC..........................................79
4.2.1 Tính chọn cặp xylanh nâng hạ bộ cơng tác.........................................79
4.2.2 Tính chọn cặp xylanh quay lưỡi ủi......................................................80
4.2.3 Tính chọn xylanh nghiêng lưỡi ủi.......................................................81
4.3 TÍNH CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA BƠM THỦY LỰC..................82
CHƯƠNG 5 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG CHẾ TẠO
CHI TIẾT CHỐT LIÊN KẾT..........................................................................85
5.1 Cấu tạo của chốt.........................................................................................85
5.2 Điều kiện làm việc và yêu cầu chế tạo chốt...............................................85
5.3 Chọn vật liệu, chọn phôi gia cơng.............................................................86
5.4 Quy trình cơng nghệ...................................................................................87
CHƯƠNG 6: CHUN ĐỀ TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
THỦY LỰC TRÊN MÁY ỦI KOMATSU D61EX-12...................................98
6.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG....................................................................98
6.2 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MLĐ..................99
6.3 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN MÁY ỦI...........100
6.4 TÌM HIỂU VỀ HTTĐTL TRÊN MÁY ỦI KOMATSU D61EX-12..100
6.4.1 Sơ đồ mạch thủy lực của bộ công tác................................................100
6.4.2 Nguyên lý làm việc chung của mạch thủy lực trên máy ủi Komatsu
D61EX-12...................................................................................................101
6.4.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của một vài phần tử quan trọng trong
mạch thủy lực trên máy ủi Komatsu D61EX-12........................................103
6.5 MẠCH THỦY LỰC PHỤC VỤ CHO BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN, BÔI
TRƠN VÀ PHANH......................................................................................132
6.5.1 Sơ đồ mạch thủy lực..........................................................................132
6.5.2 Nguyên lý làm việc của mạch thủy lực.............................................133
6.5.3 Nguyên lý làm việc của cụm van điều khiển hộp số.........................133
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................137

SV: Đồn Hữu Trình

2

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, cơng suất động cơ 112 kW

LỜI NĨI ĐẦU
Trong cơng cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì việc xây dựng các
cơ sở hạ tầng trong đó có xây dựng các cơng trình giao thơng có ý nghĩa hết sức
quan trọng. Hiện nay có nhiều cơng trình lớn đang được xây dựng như các cây
cầu, đường cao tốc, công trình thủy điện,… Chính vì vậy mà máy móc có vai trị
hết sức quan trọng, khơng thể thiếu trong các cơng trình này. Hiện nay số lượng
máy móc đang được nhập về nước ta rất nhiều cả về số lượng lẫn chủng loại
máy, nó là một minh chứng cho thấy rõ điều này.
Trong các cơng trình giao thơng và các cơng trình xây dựng khác, việc giải
toả mặt bằng, xây dựng nền móng là rất quan trọng và cần số lượng máy lớn để
phục vụ như: máy ủi, máy đào, máy san,…
Hiện nay số lượng và chủng loại các loại máy này là rất nhiều, có rất nhiều
máy mới hiện đại, cho năng suất và hiệu quả làm việc cao, tuy nhiên việc tìm
hiểu, nghiên cứu về nó để bảo dưỡng, sửa chữa cũng gặp nhiều khó khăn.
Em rất may mắn được bộ môn giao đề tài tốt nghiệp về máy ủi với nội dung:
“ Tính tốn thiết kế máy ủi công suất động cơ 112 kW ’’ theo máy mẫu :
Komatsu D61EX-12. Trong q trình tính tốn thiết kế đã giúp em hiểu rõ hơn
về việc sử dụng, vận hành, bảo dưỡng sửa chữa máy, hiểu thêm về cấu tạo và
một số bộ phận của máy.
Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo:
Ks: Phạm Trọng Hịa

Cùng tập thể các thầy giáo trong Bộ môn Máy xây dựng & Xếp dỡ trường Đại
Học GTVT và sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế được
giao.
Trong quá trình thiết kế do thời gian và khả năng có hạn, đồ án của em khơng
tránh khỏi những thiếu sót. Do đó em rất mong nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ
của các thầy giáo trong bộ môn để đồ án và kiến thức của em ngày càng tốt hơn
và hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn và các thầy trong Bộ môn đã
giúp em hoàn thành đồ án này !
Hà Nội, ngày 11-5-2008
Sinh viên thực hiện:
Đồn Hữu Trình

SV: Đồn Hữu Trình

3

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, công suất động cơ 112 kW

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY ỦI
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY ỦI
1.1.1 Sơ lược về sự phát triển chung của máy ủi hiện nay ở Việt Nam
Trong cơng cuộc cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì máy làm đất nói
chung và máy ủi nói riêng đóng vai trị hết sức quan trọng, nó góp phần giải
quyết một số lượng cơng việc lớn thay cho con người. Ở nước ta thì tình hình sử
dụng máy làm đất chỉ phát triển mạnh từ những năm đầu của thập kỷ 90. Khi đó

đã có sự cạnh tranh gay gắt của các hãng máy tư bản đối với các hãng máy
truyền thống như Liên Xô, Trung Quốc,… Bên cạnh các hãng máy quen thuộc
như Komatsu, Hitachi, Mitsubishi, Volvo,… đã có sự xuất hiện của các hãng
mới như daewoo, Dynapac, Fiat, Caterpillar,… Ngoài các máy nhập về đã qua
sử dụng thì hiện nay người ta cịn nhập về các máy mới hiện đại có giá trị cao,
có nhiều tính năng ưu việt, cho năng suất và hiệu quả sử dụng cao.
Trước đây, khi chưa có sự xuất hiện của các loại máy làm đất thì để xây dựng
một cơng trình lớn cần phải huy động với một số lượng rất lớn các công nhân.
Từ khi máy làm đất xuất hiện thì số cơng nhân đã được giảm đi với số lượng
đáng kể và với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì số lượng cơng nhân sẽ
được giảm đi đến mức tối thiểu, lúc đó máy móc sẽ thay cơng nhân làm việc.
Trong sự nghiệp hiện đại hóa đất nước hiện nay thì lao động thủ công không
thể đáp ứng được nhu cầu về xây dựng và khai thác. Cùng với sự phát triển của
khoa học kỹ thuật, hầu hết các công việc sẽ được cơ giới hóa. Khi đó máy móc
sẽ thay thế cơng việc lao động chân tay, góp phần làm giảm sức lao động của
con người và tăng năng suất lao động lên mức tối đa.
Nước ta là một nước có nền cơng nghiệp chậm phát triển, nói chung cho đến
nay thì chưa sản xuất được các loại máy làm đất, đặc biệt là máy đào và máy ủi.
Do vậy các máy làm đất được sử dụng ở nước ta hiện nay chủ yếu là được nhập
từ nước ngoài về nên hiệu quả khai thác và sử dụng nó chưa được cao. Ngày nay
do địi hỏi về chất lượng cơng trình, thời gian và công nghệ xây dựng,… nên các
loại máy mới và hiện đại được nhập về khá nhiều. Do đó đặt ra một vấn đề là
cần có những người kỹ sư giỏi có khả năng nắm bắt được cơng nghệ của các loại
máy đó, hiểu và sử dụng được nó, phát huy được hết hiệu quả của nó.
Hiện nay các loại máy làm đất hiện đại có tính năng kỹ thuật tốt, hiệu quả sử
dụng cao được nhập về nước ta từ các hãng nổi tiếng như: Komatsu, Hitachi,
Mitsubishi (Nhật), Daewoo (Hàn Quốc), Volvo (Thụy Điển), Fiat (Italy),
Caterpillar (Mỹ),…
SV: Đoàn Hữu Trình

4

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, công suất động cơ 112 kW
1.1.2 Công dụng của máy ủi
Máy ủi là một loại máy quan trọng, chiếm số lượng lớn trong các loại máy làm
đất. Nó là loại máy chủ đạo trong nhóm máy đào và vận chuyển đất. Máy ủi
được sử dụng rộng rãi trong công tác xây dựng công nghiệp và dân dụng, trong
giao thông, thủy lợi, khai thác mỏ, … do máy có cấu tạo đơn giản, năng suất
cao, cơ động, có thể làm được nhiều cơng việc.
Máy ủi có thể thực hiện một số công việc sau:
- Làm công tác chuẩn bị cho các cơng trình như: nhổ gốc cây, làm sạch
hiện trường, bóc bỏ lớp thực vật để khai thác mỏ,…
- Đào đắp các cơng trình có độ cao, độ sâu của nền là  2 m
- Định hình mặt đường, san bằng bề mặt cơng trình, làm phẳng các mái
dốc, tạo độ chênh cao,…
- Ủi hoặc san rải vật liệu như đá dăm, cát, đá, sỏi,…vun đống vật liệu.
- Ngoài ra máy ủi cịn thực hiện nhiều các cơng việc khác như kéo đẩy các
phương tiện khác di chuyển (máy cạp), lắp thêm các bộ công tác để thực
hiện nhiều chức năng khác,…
1.1.3 Phân loại máy ủi
Hiện nay số lượng và chủng loại máy ủi ở nước ta nhiều nên việc phân loại để
quản lý nó cũng quan trọng. Máy ủi đang sử dụng ở nước ta hiện nay chủ yếu là
của các hãng như:Liên Xô (cũ), Komatsu, Caterpillar,… với chủng loại rất đa
dạng.
Máy ủi thường được phân loại theo công suất động cơ, lực kéo, cơ cấu điều
khiển, cơ cấu di chuyển, kết cấu của bộ công tác,…
 Phân loại theo bộ di chuyển: có hai loại

- Máy ủi bánh lốp: được dùng chủ yếu trong các trường hợp đặc biệt như:
di chuyển trong thành phố, làm việc ở những nơi có khối lượng cơng việc
khơng tập trung, hay phải di chuyển, yêu cầu tốc độ di chuyển lớn, trên
nền đất bền, chắc,…
- Máy ủi bánh xích: đây là loại máy được sử dụng rộng rãi trong các cơng
trình giao thơng khi thi công trong điều kiện nền đất yếu. Bộ di chuyển
bánh xích làm cho máy ủi có thể di chuyển dễ dàng trên nền đất ướt, đất
cát,… nó làm giảm áp suất phân bố lên nền, thích hợp với các loại nền
khơng bằng phẳng. Bộ di chuyển bánh xích này còn cho lực bám lớn và
khả năng vượt dốc tốt. Do đó nó được sử dụng phổ biến hơn loại bánh
lốp.
 Phân loại theo hệ thống điều khiển
- Máy ủi có hệ thống điều khiển cơ học: sử dụng cáp để nâng bộ công tác,
khi ấn lưỡi ủi vào đất chủ yếu là nhờ vào trọng lượng bản thân của bộ
cơng tác.
- Máy ủi có hệ thống điều khiển thủy lực: đây là loại máy ủi được sử dụng
phổ biến hiện nay. Việc ấn sâu lưỡi ủi vào đất khác với máy ủi có hệ
SV: Đồn Hữu Trình

5

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, công suất động cơ 112 kW
thống điều khiển cơ học, nó sử dụng hệ thống thủy lực nhờ cặp xylanh ấn
sâu bộ cơng tác xuống, do đó trọng lượng của bộ cơng tác giảm đi đáng
kể, và nó cho phép máy ủi có thể đào ở những nơi đất cứng mà loại máy
ủi truyền động cơ khí khó có thể làm được.
 Phân loại theo khả năng quay của lưỡi ủi

- Máy ủi có lưỡi ủi cố định: lưỡi ủi vng góc với trục dọc của máy, dùng
để ủi đất về phía trước, có góc quay  cố định (  =900)
- Máy ủi vạn năng: có thể thay đổi được góc quay của lưỡi ủi, nó có thể
dùng để ủi đất sang một bên.
Bàn ủi được liên kết với khung ủi qua khớp cầu nên bàn ủi có thể quay
được trong mặt phẳng ngang và đặt nghiêng so với trục dọc của máy một
góc  = 450 600
 Phân loại theo cơng suất và lực kéo của máy
Có thể phân loại máy ủi thành các loại: rất nhỏ, nhỏ ,trung bình, lớn, rất
lớn theo bảng sau:
Loại máy ủi
Rất nhỏ
Nhỏ
Trung bình
Lớn
Rất lớn

Cơng suất động cơ (kW)
Đến 15
15 60
60 110
110 220
>220

Lực kéo (T)
Đến 2,5
2,5 7,5
7,5 15
15 20
>20

Xu hướng phát triển của máy ủi hiện nay : chế tạo những máy ủi có cơng
suất nhỏ và trung bình, điều khiển bằng thủy lực vì các máy điều khiển bằng
thủy lực rất hiện đại, thao tác dễ dàng, trọng lượng của máy nhỏ hơn, làm
việc hiệu quả, đồng thời các máy ủi nhỏ và trung bình có năng lượng riêng
( cơng suất trên một đơn vị trọng lượng ) lớn hơn nhiều so với loại máy ủi có
cơng suất lớn.
1.1.4 Q trình làm việc của máy ủi
Máy ủi là loại máy điển hình của loại máy đào và vận chuyển đất đang được
sử dụng rộng rãi. Cự ly đào, vận chuyển đất thích hợp là <100 m.
Máy ủi là loại máy làm việc theo chu kỳ, một chu kỳ làm việc của nó gồm các
giai đoạn sau :
- Cắt đất và tích lũy đất trước bàn ủi.
- Chuyển đất về phía trước và đổ đất.
- Chạy khơng tải về vị trí cũ và tiếp tục chu kỳ mới.
Để nâng cao năng suất máy ủi, cần phải sử dụng hợp lý chế độ lực kéo trong
từng giai đoạn để rút ngắn thời gian trong chu kỳ làm việc của máy, trong đó
giai đoạn cắt đất và tích lũy đất trước bàn ủi là quan trọng nhất.

Q trình cắt đất và tích lũy đất của máy ủi được tiến hành theo 3 cách:
SV: Đoàn Hữu Trình

6

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, cơng suất động cơ 112 kW
 Cắt đất và tích đất có chiều dày phoi khơng đổi trên suốt qng
đường đào đất L1 (sơ đồ hình a)

Hình 1.1 Các sơ đồ đào đất của máy ủi
Tuy nhiên cách này không hợp lý do không sử dụng triệt để chế độ lực kéo
của máy ủi, quãng đường đào đất lớn dẫn tới thời gian trong chu kỳ làm việc
dài, giảm năng suất của máy. Cách này ít được sử dụng, nó chỉ được sử dụng
khi máy ủi làm việc xuống dốc với độ dốc lớn, khi đó lực cản dốc sẽ giảm
dần đi do nó biến thành lực đẩy.
 Cắt đất theo sơ đồ b: chỉ sử dụng khi thi công gặp đất rắn có lực cản
cắt riêng lớn.
 Sơ đồ c: đây là sơ đồ hợp lý nhất. Theo sơ đồ này thì q trình đào
đất và tích đất gồm hai giai đoạn:
Ấn sâu dao cắt vào đất để đạt được độ sâu lớn nhất C3
Nâng dần bàn ủi lên để đạt chiều sâu cắt nhỏ nhất hmin, vết cắt có
hình thang
Sơ đồ này có chế độ sử dụng lực kéo hợp lý nhất, rút ngắn chu kỳ làm việc,
rút ngắn chiều dài quãng đường cắt đất, cho năng suất cao. Hầu hết các máy
ủi đều tiến hành theo chế độ này và áp dụng với mọi loại địa hình.
Sau khi kết thúc giai đoạn đào đất, trước bàn ủi đã tích đầy đất, máy ủi
chuyển sang giai đoạn chuyển đất về phía trước tới nơi đổ đất.
SV: Đồn Hữu Trình

7

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, công suất động cơ 112 kW
Trong khi di chuyển đất sẽ bị rơi vãi sang hai phía của bàn ủi. Để bù lại lượng
đất đã bị rơi vãi này, người ta cho bàn ủi cắt đất với chiều sâu hmin. Chiều sâu
này sẽ bù lại lượng đất đã bị rơi vãi và khơng thay đổi.

Giai đoạn đổ đất có thể đổ theo hai phương pháp:
San rải thành lớp nếu nơi máy thi công cần lấy đất để san lấp.
Rải đất theo đường chéo nhau khi máy san lấp rãnh với bờ thoải.
Theo cách này thì máy vừa san rải đất vừa có tác dụng đầm chặt
đất.
San lấp theo phương pháp lấn dần: Khi máy san lấp hồ ao với
chiều sâu lớn, bờ dốc đứng. Phương pháp này làm giảm độ dốc thi
cơng cho máy ủi, do đó làm giảm lực cản di chuyển khi máy chạy
lùi không tải sau khi đã đổ đất xong, tuy nhiên phương pháp này
không cho độ chặt của đất cao.
Khi nơi máy đang thi công khơng cần lấy đất để san lấp thì máy
sẽ tiến hành đổ theo phương pháp: nâng dần bàn ủi lên để vun đất
thành đống cao hơn mặt bằng thi công, tạo điều kiện thuận lợi cho
máy đào một gầu hoặc máy bốc xúc xúc đất đổ lên ô tô.

1.2 GIỚI THIỆU VỀ MÁY ỦI VẠN NĂNG KOMATSU D61EX
1.2.1 Công dụng của máy ủi vạn năng
Bộ công tác của máy ủi vạn năng có khác với máy ủi thường. Liên kết giữa
bàn ủi với khung ủi nhờ khớp cầu ở giữa bàn ủi. Do đó bàn ủi có thể quay dễ
dàng trên mặt phẳng ngang và mặt phẳng thẳng đứng nhờ các xylanh.
Nhờ khả năng quay lưỡi ủi theo phương ngang với góc  = 45 
600 nên ngồi việc ủi đất theo hướng dọc theo phương chuyển
động của máy, nó cịn có thể ủi đất sang một bên, như vậy tác
dụng của nó giống như máy san khi san đất.
Ngồi khả năng quay được theo phương ngang, bàn ủi còn có
thể quay được theo phương thẳng đứng. Việc quay này rất dễ
dàng nhờ một xylanh đặt nằm ngang. Do đó máy cịn có khả năng
tạo ra độ chênh cao cho địa hình thi cơng.
Như vậy với các khả năng ưu việt này của máy ủi sẽ góp phần
làm tăng năng suất san của máy.

Với máy ủi vạn năng, ngoài khả năng làm việc ưu việt này của
nó, kết cấu của máy còn gọn hơn máy ủi thường nhờ việc đặt
khung ủi bên trong bộ di chuyển xích. Như thế kết cấu của khung
ủi sẽ nhỏ hơn.
Tuy nhiên với kết cấu nhỏ gọn như vậy cũng làm giảm khả năng
làm việc của máy, máy sẽ làm việc yếu hơn so với máy ủi thường.
Do bàn ủi vạn năng còn dùng để san đất nên kết cấu của lưỡi ủi
khơng có tấm chắn hai đầu bàn ủi, lượng đất rơi vãi sang hai bên
nhiều sẽ làm giảm năng suất của máy. Việc lưỡi ủi liên kết với
khung ủi còn nhờ vào một thanh chống xiên khơng thay đổi được
SV: Đồn Hữu Trình

8

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, công suất động cơ 112 kW
chiều dài cũng tạo ra hạn chế của máy ủi vạn năng đó là khơng
thay đổi được góc cắt của lưỡi ủi.

Hình 1.2 Máy ủi vạn năng Komatsu D61EX
1. Lưỡi ủi
2. Khung ủi vạn năng
3. cabin
4. Bộ di chuyển
1.2.2 Một số cấu tạo về khung ủi vạn năng hiện nay
Trước hết để thấy được sự khác biệt giữa khung ủi vạn năng và khung ủi
thường ta xét cấu tạo của khung ủi thường.
 Cấu tạo của khung ủi thường

Hình 1.3 Cấu tạo của khung ủi thường

SV: Đồn Hữu Trình

9

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, công suất động cơ 112 kW
 Khung ủi thường được gắn với lưỡi ủi qua 6 khớp : hai khớp
từ khung chính, hai khớp từ thanh chống xiên, hai khớp từ
thanh giằng ngang.
 Cấu tạo của nó được trình bày ở hình 1.3
Với cấu tạo của bộ cơng tác ủi thường này thì lưỡi ủi được gắn cố
định vào khung ủi, như vậy chỉ có thể ủi đất thẳng, khơng quay được
lưỡi ủi. Việc thay đổi góc cắt của lưỡi ủi nhờ vào việc thay đổi chiều
dài của thanh tăng đơ. Thay đổi độ sâu đào của lưỡi ủi cũng nhờ hai
xylanh gắn trực tiếp vào lưỡi chứ không qua khung ủi như máy ủi vạn
năng.
Ở lưỡi ủi thường có hàn thêm tấm chắn ở hai bên nhằm hạn chế đất
rơi vãi trong quá trình ủi.
 Cấu tạo của khung ủi vạn năng
Với bộ công tác của máy ủi vạn năng thì lưỡi ủi có thể quay tương đối
với khung ủi. Như vậy liên kết của khung ủi với bàn ủi sẽ khác so với
máy ủi thường. Trong trường hợp này lưỡi có thể quay với góc quay  so
với trục dọc của máy và có thể nghiêng một góc so với mặt phẳng nền thi
công.
Với khung ủi vạn năng thì cấu tạo của nó cũng có nhiều dạng:

Với máy ủi vạn năng có khung ủi nằm ở ngồi bộ di chuyển xích

Hình 1.4 Cấu tạo của khung ủi vạn năng
1. Lưỡi cắt cạnh
7. Tay điều khiển quay bàn ủi
SV: Đồn Hữu Trình

10

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, công suất động cơ 112 kW
2. Lưỡi cắt giữa
3. Lưỡi ủi
4. Khớp bản lề
5. Khớp bản lề
6. Thanh chống xiên

8. Khớp cầu của khung ủi
9. Khung ủi

Ở kết cấu này, cặp tăng đơ ( thanh chống xiên 6) sẽ có nhiệm vụ đỡ
cho bàn ủi và nó có thể thay đổi được chiều dài, như vậy nó sẽ làm thay
đổi góc cắt của lưỡi ủi.
Khớp cầu của khung ủi (8) sẽ liên kết khung ủi với máy cơ sở, khớp
này cho phép bộ cơng tác có thể lắc quanh trục của máy một góc nhỏ.
Khung ủi có hình chữ U được liên kết chủ yếu với lưỡi ủi qua khớp
bản lề (4) và qua khớp này bàn ủi sẽ truyền hầu như các lực tới khung
ủi.

Hình 1.5 Khớp bản lề liên kết bàn ủi với khung ủi
Để nâng hạ bộ công tác người ta dùng hai xylanh liên kết từ máy cơ
sở tới khung ủi, khác với máy ủi thường là liên kết trực tiếp với bàn ủi.
Để quay lưỡi ủi người ta điều chỉnh hai tay (7), hai tay này có 3 vị trí
lắp ứng với từng vị trí lắp tay này sẽ cho góc quay lưỡi ủi khác nhau, chỉ
có 3 nấc quay lưỡi ủi đó là vị trí thẳng, quay phải và quay trái.
Với máy ủi vạn năng có khung ủi nằm ở trong bộ di chuyển xích
Đây chính là kết cấu bộ cơng tác của máy ủi vạn năng Komatsu D61EX-12
Khung ủi được bố trí bên trong bộ di chuyển xích, như vậy máy ủi gọn hơn
về kết cấu, đỡ tốn vật liệu, giảm trọng lượng của máy. Liên kết của khung
ủi với máy là khớp bản lề chỉ cho phép khung ủi có thể nâng lên và hạ
xuống theo phương đứng, không tạo ra độ xộc xệch như trường hợp trên.
Việc quay lưỡi ủi nhờ hai xylanh, khác với cấu tạo ở trên thì việc thay đổi
góc quay lưỡi ủi diễn ra dễ dàng hơn, nó có thể thay đổi vơ cấp từ 45 0 đến
SV: Đồn Hữu Trình

11

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, cơng suất động cơ 112 kW
600, đây chính là tính năng ưu việt hơn của bộ công tác máy ủi vạn năng
Komatsu D61 EX.
Khi cần nghiêng lưỡi ủi so vơi mặt bằng thi cơng thì người ta có thể điều
chỉnh xylanh nghiêng lưỡi ủi đặt nằm ngang.
Như vậy với kết cấu như thế này thì lưỡi ủi có thể hoạt động rất dễ dàng
và linh động, nó có thể làm việc gần giống như một máy san.
Cấu tạo của nó được thể hiện ở hình vẽ dưới đây (Hình 1.6):

1.2.3 Giới thiệu về bộ công tác của máy ủi Komatsu D61 EX
1.2.3.1 Cấu tạo

Hình 1.6 Cấu tạo bộ cơng tác của máy ủi vạn năng
Komatsu D61EX
1. Vị trí lắp xylanh nâng bộ cơng tác
2. xylanh quay lưỡi ủi
SV: Đồn Hữu Trình

12

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, công suất động cơ 112 kW
3.
4.
5.
6.
7.

Bàn ủi
Khớp cầu
xylanh nghiêng bàn ủi
Khung ủi
Vị trí lắp khớp bản lề liên kết khung ủi với máy ủi

1.2.3.2 Nguyên lý hoạt động
Toàn bộ bộ công tác của máy ủi vạn năng liên kết với máy qua khớp bản lề
(7) và cặp xylanh nâng hạ bộ công tác, như vậy bộ công tác sẽ quay quanh

khớp bản lề này.
Khi ủi đất cặp xylanh sẽ hạ bộ cơng tác xuống đồng thời nó cịn tác dụng
thêm lực để ấn sâu bộ công tác vào nền đất để ủi.
Khi muốn ủi đất sang một bên thì cặp xylanh (2) sẽ tác động vào lưỡi ủi
đẩy lưỡi ủi quay đi một góc  so với trục dọc của máy, khi ấy đất trên bàn ủi
sẽ được chuyển sang một bên.
xylanh (5) có tác dụng tạo góc nghiêng cho lưỡi ủi, khi cần nghiêng lưỡi ủi
để tạo độ chênh cao một phía của nền đất thì xylanh này sẽ đẩy làm cho lưỡi
ủi quay quanh khớp cầu (4) ( vị trí A).
Lưỡi ủi vạn năng do cịn có tác dụng san đất nên nó khơng có tấm chắn ở
hai bên, do đó khi ủi đất làm lượng đất rơi vãi đi nhiều, thể tích khối lăn giảm
sẽ làm giảm năng suất của máy ủi.
1.2.4 Giới thiệu về hệ thống truyền động cơ học của máy ủi Komatsu
D61 EX
Bất cứ một máy nào cũng có hệ thống truyền động cơ học, nó thể hiện q
trình truyền cơng suất từ nguồn động lực tới các bộ phận công tác.
Sơ đồ truyền động của máy ủi Komatsu D61EX cũng như vậy, nó thể hiện
q trình truyền cơng suất từ động cơ tới bộ di chuyển, bộ công tác qua các bộ
truyền cơ khí: khớp nối, hộp số, biến tốc thủy lực,…
1.2.4.1 Sơ đồ truyền động
Sơ đồ truyền động của máy ủi D61EX thể hiện đây là một máy ủi hiện đại
do nó sử dụng nhiều bộ phận mới có nhiều tính năng ưu việt:
Động cơ S6D114E-1A là loại động cơ có sử dụng turbo tăng áp
nâng cao công suất của động cơ.
Sử dụng bộ giảm chấn để làm giảm sự chấn động từ các bộ truyền
khác truyền vào động cơ, do đó tăng tuổi thọ cho động cơ.
Sử dụng biến tốc thủy lực, nó vừa có tác dụng biến đổi mơmen
vừa đóng vai trò như một ly hợp thủy lực.
Sử dụng hộp số thủy lực: tức là mọi việc điều khiển hộp số đều
được dẫn động bằng thủy lực, do đó giúp cho thao tác của người

lái máy đơn giản và nhẹ nhàng hơn, q trình các bánh răng vào
SV: Đồn Hữu Trình

13

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, công suất động cơ 112 kW

-

ăn khớp cũng nhẹ nhàng và êm dịu hơn, làm tăng tuổi thọ cho hộp
giảm tốc.
Việc lái máy được sử dụng một môtơ thủy lực truyền chuyển
động quay vào các bánh răng ăn khớp ở trong .
Đây là kiểu lái máy rất hiện đại.

Hình 1.7 Sơ đồ truyền động cơ học của máy ủi Komatsu D61EX

Trong đó :
1. Động cơ S6D114E-1A
2. Giảm chấn
SV: Đồn Hữu Trình

14

Lớp: Máy xây dựng A-44

Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, cơng suất động cơ 112 kW
3. Bộ trích cơng suất
4. Hộp số
5. Bộ truyền động bánh răng cơn
6. Guốc xích
7. Đĩa xích
8. mơtơ thủy lực dẫn động cơ cấu lái
9. Phanh đĩa ma sát
10.Các bơm thủy lực
1.2.4.2 Nguyên lý hoạt động chung
Nguồn động lực của máy ủi là động cơ (1) qua một số cơ cấu dẫn động như:
giảm chấn (2), khớp nối, đến hộp chia công suất (3).
Ở hộp chia công suất này, công suất được chia ra cho các bộ phận như: các
bơm thủy lực, biến tốc thủy lực.
Khi mômen qua biến tốc thủy lực, dưới sự điều khiển của các van sẽ đưa
dòng dầu vào biến tốc, như vậy mômen sẽ qua biến tốc và đi tới hộp số (4).
Ở hộp số (4) có 3 cấp tốc độ với 3 số tiến và 3 số lùi, sự điều khiển của
dòng dầu thủy lực sẽ đẩy các đĩa ma sát trong hộp số ép lại với nhau với đĩa
cho di chuyển tiến hoặc di chuyển lùi, cho di chuyển ở số 1, 2 hoặc 3.
Thường thì ở máy ủi:
Số I: có vận tốc chậm nhất nhưng lại cho mơmen lớn nhất dùng
để thực hiện trong q trình đào đất, khi ấy máy cần lực kéo lớn
nhất.
Số II hoặc III: đây là các số có vận tốc di chuyển cao hơn, các số
này thường dùng khi máy ủi di chuyển không tải hoặc khi di
chuyển với lực cản nhỏ.
Mômen qua hộp số đã có sự thay đổi từ nhỏ tới lớn, nó qua cặp bánh răng
cơn sẽ truyền chuyển động và mômen cho các bánh răng khác dẫn động tới
bộ truyền cuối để tới bánh sao chủ động làm quay guốc xích (6), và như vậy
là máy chuyển động.

Khi cần hãm chuyển động của máy người ta tác động vào phanh, dòng
dầu thủy lực sẽ ép các đĩa ma sát lại ngăn cản chuyển động của máy.
Việc quay máy ủi nhờ vào môtơ lái (8), khi môtơ quay sẽ làm cho các
bánh răng trong bộ truyền đó quay, tạo ra sự quay khác nhau của các bánh
răng và dẫn tới các bánh sao chủ động quay khác nhau, do đó máy ủi có thể
lượn vịng được.
Để dẫn động cho các xylanh điều khiển bộ công tác, từ hộp chia công
suất sẽ dẫn động cho các bơm thủy lực, các bơm này sẽ tạo ra lưu lượng dầu
tới các xylanh qua các van phân phối. Việc thể hiện nguyên lý hoạt động của
nó sẽ được trình bày kỹ hơn trong phần chuyên đề.
1.2.4.3 Nguyên lý hoạt động của một số bộ phận
a. Hoạt động của bộ giảm chấn
SV: Đoàn Hữu Trình

15

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, cơng suất động cơ 112 kW

Hình 1.8 Cấu tạo của bộ phận giảm chấn
Trong đó:
1. Mặt bích lắp ghép( vỏ của giảm chấn)
2. Phần nối với trục vào( trục của động cơ)
3. Cao su
4. Phần nối với trục ra ( trục vào của khớp nối)
Khi động cơ quay, làm cho chi tiết (2) quay, thông qua các tấm cao su (3)
truyền tới chi tiết (4) làm cho chi tiết này quay, như vậy nó truyền được
mơmen. Khi có sự biến thiên về mơmen đột ngột của hai trục thì lúc đó

tấm cao su sẽ bị ép vào, do đó nó làm giảm thành phần của lực động, bảo
vệ cho động cơ và các chi tiết khác, làm tăng tuổi thọ của các chi tiết đó.
b. Hoạt động của hộp số
Hộp số là một bộ phận quan trọng của máy ủi, nó biến đổi vận tốc và do
đó cũng biến đổi cả mơmen, từ đó giúp cho máy ủi có thể lựa chọn được
nhiều chế độ làm việc khác nhau tùy thuộc vào lực cản khi di chuyển và
làm việc từ đó làm nâng cao năng suât của máy ủi, máy sử dụng tốt lực kéo
của nó, giảm tiêu hao cơng suất,….

Nguyên lý hoạt động của hộp giảm tốc như sau:

SV: Đồn Hữu Trình

16

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, cơng suất động cơ 112 kW

Hình 1.9 Sơ đồ ngun lý của hộp giảm tốc hành tinh trên máy ủi
Komatsu D61EX
1. Trục vào của hộp số ( từ biến tốc thủy lực)
2. Bánh răng hành tinh của cấp chuyển động lùi
3. Ly hợp đĩa ma sát của cấp chuyển động lùi
4. Bánh răng hành tinh của cấp chuyển động tiến
5. Ly hợp đĩa ma sát của cấp chuyển động tiến
6. Bánh răng hành tinh của cấp chuyển động số I
7. Ly hợp đĩa ma sát của cấp chuyển động số II
8. Ly hợp đĩa ma sát của cấp chuyển động số III

9. Bánh răng hành tinh của cấp chuyển động số II
10.Bánh răng hành tinh của cấp chuyển động số III
11.Trục ra của hộp giảm tốc (nối vào bánh răng côn)
12.Bánh răng mặt trời của cấp chuyển động số III
13.Bánh răng mặt trời của cấp chuyển động số II
14.Ly hợp đĩa ma sát của cấp chuyển động số I
15.Vỏ hộp giảm tốc
16.Bánh răng mặt trời của cấp chuyển động số I
17.Bánh răng mặt trời của cấp chuyển động tiến
SV: Đoàn Hữu Trình

17

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, công suất động cơ 112 kW
18.Cần
19.Bánh răng mặt trời của cấp chuyển động lùi
Mômen bắt đầu từ động cơ qua giảm chấn, khớp nối, hộp chia công suất,
biến tốc thủy lực tới hộp số qua trục số (1). Trục (1) sẽ làm quay cặp bánh
răng mặt trời số (16) và (17), và do đó sẽ quay cặp bánh răng hành tinh (2)
và (4)
Với sự điều khiển của người lái máy, áp suất dầu sẽ được phân phối tới
các piston ép một trong hai đĩa ma sát của cấp chuyển động tiến hoặc lùi, do
đó sẽ làm cần quay.
Khi cần quay sẽ mang các cặp bánh răng hành tinh (6), (9), (10) lần lượt
của các số I,II và III quay.

Hình 1.10 Nguyên lý ép các đĩa ma sát

Cũng với sự điều khiển của người lái máy sẽ tạo ra áp suất dầu tới các
xylanh nén một trong các đĩa ma sát và giữ khơng cho vành răng quay nữa,
do đó nó làm cho một trong các bánh răng mặt trời (12), (13) hoặc (15) quay
và làm cho trục ra của hộp giảm tốc quay theo.
Nhờ cơ cấu thủy lực điều khiển quá trình ép các đĩa ma sát lại với nhau
để truyền mômen nên sẽ rất êm dịu, không tạo ra sự giật cục, do đó sẽ tăng
tuổi thọ cho các bánh răng. Cơ cấu điều khiển thủy lực này cũng sẽ làm cho
người lái máy điều khiển dễ dàng, không như cơ cấu điều khiển cơ học bình
thường.
Việc điều khiển bằng thủy lực này cũng tạo ra lực ép của piston vào các
đĩa ma sát với giá trị cố định nhờ vào các van của nó, do một lý do nào đó
làm cho máy chuyển động q tải, mơmen giữ các bánh răng mặt trời (12),
(13) và (15) lớn mà trục (1) thì vẫn quay, khi đó các đĩa ma sát này sẽ trượt
tương đối với nhau, do vậy các bánh răng không bị quá tải, tăng tuổi thọ cho
bánh răng.
Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh cũng cho kết cấu gọn hơn các loại hộp
giảm tốc bình thường khác, do đó làm giảm trọng lượng của máy ủi, tuy
nhiên nó lại hoạt động rất hiệu quả.
c. Hoạt động của cơ cấu lái của máy ủi.
SV: Đồn Hữu Trình

18

Lớp: Máy xây dựng A-44


Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, công suất động cơ 112 kW
Thông thường một số loại máy truyền động xích, khi muốn quay máy
thường phải ngắt côn. Tuy nhiên với máy ủi Komatsu D61EX cơ cấu lái của
nó lại khác, nó sử dụng một mơtơ thủy lực để truyền chuyển động vào bên

trong cụm bánh răng do đó nó thay đổi vận tốc của hai bánh sao chủ động.
Để tìm hiểu nguyên lý hoạt động của cơ cấu này ta xét sơ đồ nguyên lý
truyền động của nó

Hình 1.11 Sơ đồ ngun lý truyền động của hệ thống lái
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Bánh răng mặt trời
Cần
Bánh sao chủ động
Bánh răng hành tinh
Cặp bánh răng dẫn động cho mô tơ thủy lực
Mô tơ thủy lực
Bánh răng dẫn động
Cặp bánh răng côn

Khi máy ủi đi thẳng thì mơ tơ thủy lực khơng hoạt động, mômen từ hộp
số truyền xuống cặp bánh răng cơn (8), khi này chuyển động quay của bánh
SV: Đồn Hữu Trình

19

Lớp: Máy xây dựng A-44

Đồ án tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế máy ủi, công suất động cơ 112 kW
răng côn sẽ dẫn động cho cần (2) quay và làm quay bánh răng hành tinh (4),
do bánh răng (1) cố định nên bánh răng (4) sẽ làm quay bánh sao chủ động
(3), như vậy máy chuyển động tiến.
Khi máy ủi cần quay thì mơ tơ thủy lực (6) sẽ hoạt động. Cũng tương tự
như trên thì chuyển động quay từ hộp số sẽ dẫn động bánh răng côn và làm
quay cần (2), và làm quay bánh răng hành tinh (4). Khi này do bánh răng (1)
quay nên chuyển động của các bánh răng sẽ khác. Mô tơ thủy lực (6) quay
làm cho các bánh răng trung gian (5) quay, khi bánh răng (5) quay thì nó sẽ
dẫn động hai bánh răng (1) và (7). Do phải truyền qua bánh răng trung gian
(7) nữa nên hai bánh răng (1) và (1’) sẽ quay ngược chiều nhau, do ảnh
hưởng của sự quay khác nhau này nên hai bánh sao chủ động (3) và (3’) cũng
sẽ quay với vận tốc khác nhau. Như vậy máy ủi sẽ quay tùy theo sự điều
khiển của người lái.

SV: Đoàn Hữu Trình

20

Lớp: Máy xây dựng A-44