Đồ án tốt nghiệp ngành kĩ thuật cơ khí đề tài thiết kế máy ủi + xới lắp trên máy kéo CAT d7r

Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của đất nước, quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá
đang ngày một thay đổi. Hoà cùng dòng chảy đó việc ứng dụng cơ giới hoá trong
các công trình xây dựng cơ bản là rất quan trọng và ngày diễn ra mạnh mẽ. Cơ giới
hoá rút ngắn thời gian thi công giảm nhân lực và mang lại hiệu quả công việc rất
cao.
Trong các công trình xây dựng nói chung, thuỷ lợi nói riêng công tác đất
chiếm phần lớn khối lượng công việc. Cơ giới hoá công tác làm đất cũng diễn ra với
mức độ cao, trong đó máy ủi giữ một vai trò chủ đạo. Công việc chủ yếu của máy uỉ
là đào và vận chuyển đất, nó là khâu đầu tiên trong dây chuyền thi công mặt bằng
công trình. Nếu máy uỉ làm việc hiệu quả thì năng suất của tổ máy cũng cao, ngược
lại máy uỉ làm việc kém hiệu quả dẫn đến hiệu quả thi công chậm. Việc nghiên cứu
thiết kế chế tạo và ứng dụng các công nghệ mới vào các loại máy xây dựng nói
chung và máy uỉ nói riêng đã đạt được những thành công to lớn. Trong đó việc ứng
dụng quy trình công nghệ xới đất đá bằng máy ủi đã đánh dấu một bước ngoặt quan
trọng để tăng năng suất làm việc của các loại máy xây dựng, giảm tối thiểu chi phí
cho thi công, đảm bảo vấn đề về an toàn và giữ vệ sinh môi trường. Để góp phần
vào công việc chung thì đồ án tốt nghiệp của em được giao với đề tài “Thiết kế máy
ủi + xới lắp trên máy kéo CAT- D7R “ em đã đi sâu và tìm hiểu nghiên cứu về quá
trình lịch sử phát triển của máy ủi và các bộ công tác của máy ủi, tính bền lưỡi ủi
việc lựa chọn máy ủi theo điều kiện làm việc và nghiên cứu quy trình công nghệ xới
đất đá bằng máy ủi.
Trong đồ án này do hạn chế cả về thời gian và kiến thức, em xin hệ thống
hoá, phân tích và đánh giá những vấn đề cơ bản của máy ủi.

Sinh viên: Vũ Quang Trung

49M1

1

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

PHẦN MỞ ĐẦU
Hiện nay, trong bối cảnh phát triển chung của toàn nhân loại, xã hội của
chúng ta cũng đã phát triển một cách nhanh chóng trên các các lĩnh vực, đặc biệt là
trong ngành khoa học kỹ thuật và công nghiệp. Khoa học kỹ thuật, công nghiệp
được phát triển dựa trên các yếu tố, các nhu cầu của xã hội và nó tác động trở lại
làm cho xã hội ngày càng phát triển, ngày càng hiện đại hơn, do đó con người càng
đòi hỏi những nhu cầu mới hơn, hiện đại hơn. Một trong những nhu cầu đó là nhu
cầu về sự thay thế sức lao động của con người bằng máy móc. Từ những năm cuối
thế kỷ 19 con người Hàng loạt các loại động cơ mới, hiện đại được ra đời như động
cơ đốt trong, động cơ điện...đã phát minh ra động cơ hơi nước và đó cũng chính là
tiền đề để con người có những bước nhảy vọt trong lĩnh vực chế tạo máy.
Máy ủi là một trong những loại máy chủ đạo trong thi công- nhất là trong
công tác làm đất. Nhiệm vụ chính của máy ủi là đào và vận chuyển đất đá( hiệu quả
nhất là cự ly 50- 150m), san lấp mặt bằng, san nền công trình, định hình mặt
đường… vun hoặc san rải vật liệu, bóc các lớp bề mặt mỏ lộ thiên, đào kênh
mương… ngoài ra với các máy vạn năng nó còn được ứng dụng để làm nhiều công
việc khác.
Máy ủi đang ngày càng được cải tiến để nâng cao chất lượng, năng suất và

giảm giá thành. Ngày nay, các công trình xây dựng có khối lượng công lớn rất nhiều
và để đáp ứng thi công hiệu quả, các Công ty chế tạo ngày càng nhiều máy ủi loại
lớn có tính đa năng cao. Để có thể đưa máy ủi vào sử dụng cho ta năng suất làm
việc cao thì việc chọn lựa máy ủi theo điều kiện làm việc là rất quan trọng. Đối với
những loại máy ủi hiện đại ngày nay còn được lắp thêm bộ công tác xới, và để ứng
dụng công nghệ xới đất đá bằng máy ủi thì việc tìm hiểu và đánh giá hiệu quả của
chúng là hết sức quan trọng.
Với tầm quan trọng đặc biệt của máy ủi trong công tác thi công đòi
hỏi những người kỹ sư ngành máy phục vụ cho công tác thi công phải nắm vững
được tính năng kỹ thuật, những cải tiến đổi mới trên máy, việc chọn lựa cũng như
Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

2

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

quy trình quy trình làm việc của chúng. Chính vì thế mà em được giao đề tài tốt
nghiệp với nội dung:
“ Thiết kế máy ủi + răng xới lắp trên máy kéo CAT-D7R ”.
Đề tài tốt nghiệp của em được thực hiện dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ của thầy:
Vũ Văn Thinh- Bộ môn Máy xây dựng và các thầy, cô trong khoa Kỹ thuật cơ khí.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong
khoa Kỹ Thuật Cơ Khí và đặc biệt là thầy giáo Vũ Văn Thinh đã giúp đỡ em tận

tình để em hoàn thành đồ án.
Do kiến thức và tầm hiểu biết còn hạn chế nên trong bản thuyết minh này
của em còn có nhiều thiếu sót. Em kính mong được sự góp ý giúp đỡ của các quý
thầy cô giáo để em được hoàn thiện hơn cả trong lý thuyết lẫn thực tiễn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội Ngày

tháng năm 2011

Sinh viên: Vũ Quang Trung

Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

3

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

CHƯƠNG I
ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA MÁY
1.1. Lịch sử phát triển của máy làm đất ở Việt Nam.
Cùng với quá trình phát triển của ngành xây dựng, giao thông vận tải, công
trình thuỷ lợi cũng như trong các lĩnh vực khác, tình hình sử dụng máy ủi ở Việt
Nam cũng có những thay đổi không ngừng.

Từ những năm 80 trở lại đây.
Các loại máy được đưa vào nước ta chủ yếu là các loại máy hiện đại của các
nước tư bản. Ví dụ như những hãng: Komatsu( Nhật ), Catepillar( Mỹ), Fiat ( Ytalia
), Libher ( Đức )…và một số máy cũ của Liên Xô các loại máy này được đầu tư để
xây dựng các công trình như xi măng Hoàng Thạch, thuỷ lợi Dầu tiếng, thuỷ lợi Trị
an, và các công việc khai thác mỏ. Máy ủi thời kì này nói chung cũng đã phần nào
đáp ứng được yêu cầu cần thiết của công việc về mặt năng suất cũng như về mặt
chất lượng, giúp chúng ta rút gọn được thời gian thi công tiết kiệm được đáng kể
sức lao động của con người. Nói chung máy ủi giai đoan này cũng phần nào đáp
ứng được sự yêu cầu của công trình. Tuy máy móc do các nước tư bản chế tạo hoạt
động có hiệu quả hơn nhưng do giá đầu tư ban đầu cao nên thời kỳ này, nhiều máy
của Liên Xô vẫn được sử dụng. Trong những thập kỷ này, điều kiện kinh tế, xã hội
và cơ sở hạ tầng của nước ta có ảnh hưởng nhiều đến tình hình sử dụng máy ủi nói
riêng cũng như máy làm đất nói chung.
1.2.Những thay đổi cũng như những cải tiến đột phá của máy ủi hiên nay so với
máy ủi trước kia.
So với các loại máy ủi kiểu truyền thống có năng suất thấp, độ tin cậy không
cao, làm việc một cách nặng nề và người vận hành, sử dụng, bảo dưỡng một cách
rất khó khăn. Máy ủi hiện đại cơ bản đã cải thiện được các nhược điểm trên.

Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

4

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

+ Động cơ của máy ủi chủ yếu là động cơ Điezen với công suất lớn và có
phạm vi thay đổi mômen lớn. Động cơ làm việc với độ tin cậy cao và hiệu suất lớn
nhờ sự cải tiến của hệ thống nhiên liệu và vòi phun:
-

Loại EUI ( Electronic unit injector ): vòi phun được tác động bằng cơ khí
và thời điểm phun điều khiển bằng điện tử.

-

Loại HEUI ( Hydraulic electronic unit injector ): vòi phun được tác động
bằng thuỷ lực và thời điểm phun điều khiển bằng điện tử.

So với máy ủi trước kia máy ủi mà ngày nay chúng ta sử dụng đã được cải tiến
rất nhiều về cấu tạo hình dạng cũng như về chất lượng các bộ phận hợp thành. Đó là
nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thật ngày nay một mặt sự phát triển này là do sự
cạnh chanh giữa các hãng máy. Sự phát triển đó để đáp ựng nhu cầu của các công
trình ngày nay.
1.2.1.Bánh sao chủ động đặt trên cao:
Bánh sao chủ động đặt trên cao ( của hãng Caterpillar ) để tránh xa bùn đất,
giảm khả năng mài mòn, dễ dàng trong sửa chữa và bảo dưỡng.
1.2.2.Hệ thống thuỷ lực điều khiển bộ công tác:
Việc thay thế từ truyền động bằng cáp trên máy ủi sang truyền động bằng thuỷ lực
điều khiển lưỡi ủi là một bước tiến nhảy vọt. Với việc các xi lanh tạo ra lực kéo và
đẩy rất lớn do áp lực dòng chất lỏng được cung cấp từ bơm cao áp làm cho công
suất làm việc của máy ngày càng tăng với độ nhạy, độ chính xác, độ tin tưởng cao.
Hiện nay đã có máy ủi dung tích làm việc lên tới vài chục khối mà làm việc vẫn an

toàn và hiệu quả.
1.2.3.Một số cải tiến trong động cơ đốt trong.
Động cơ điện tử kế thừa được chất lượng cơ khí của động cơ đốt trong truyền
thống Điêzen hiện nay nhưng cải tiến hợp lý hơn. Các lốc xi lanh, thanh truyền,
Piston, bơm dầu bôi trơn được sử dụng được sử dụng vật liệu có độ bền cao, tính cơ
lý tốt hơn. Hệ thống phun nhiên liệu điều khiển bằng điện tử cung cấp chính xác
lượng nhiên liệu cần thiết, tự điều chỉnh tỉ lệ nhiên liệu- khí thích hợp, xác định
chính xác thời điểm và thời gian phun, do đó công suất tăng lên 10- 20%, tiêu hao
Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

5

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

nhiên liệu thấp hơn 5- 9% so với động cơ truyền thống có cùng công suất. Động
cthống: độ nhạy điều khiển cao, khả năng thích ứng tải tốt, tiết kiệm nhiên liệu và
độ nhạy cao, ô nhiễm do khí thải thấp; bảo dưỡng và sửa chữa dễ dàng và đơn giản.
Ngoài ra động cơ điện tử có khả năng quản lý tốt thông tin, nối kết dữ liệu và
chuẩn đoán tình trạng kỹ thuật của máy như: thông tin về tiểu sử vận hành của động
cơ, về số liệu tức thời của động cơ, số giờ vận hành, mức tiêu hao nhiên liệu, hệ số
quá tải, điều kiện vận hành, thông tin về tuổi thọ của động cơ, áp suất dầu, nhiệt độ
nước làm mát…
1.3. Tầm quan trọng của công tác đất nói chung và Máy ủi - Xới nói riêng.

Trong công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước và sự phát triển trên khắp đất
nước ta lại càng thêm nhiều công trình mới từ nhà cao tầng, đến cầu đường, các
công trình thuỷ lợi, bến cảng...
Máy ủi - Xới (Thường gọi là máy ủi có lắp bộ công tác xới) thuộc nhóm máy
chủ đạo trong nhóm máy đào và vận chuyển đất với bộ công tác ủi máy sử dụng rất
có hiệu quả trong các việc sau:
-

Đào và vận chuyển đất trong cự ly tới 100m tốt nhất là cự ly từ 10 m ÷ 70m

với nhóm đất từ cấp I ÷ IV.
- Lấp hào, hố và san bằng nền mống công trình.
- Đào và đắp nền tới 2m.
- Ủi hoặc san rải vật liệu như đá dăm, cát, cát, đá, sỏi...
Ngoài ra máy còn làm các công việc chuẩn bi mặt nền như:
Bào cỏ, bóc lớp tầng phủ, hạ cây, nhổ gốc cậy, thu dọn mặt bằng thi công...
Máy còn dùng để kéo hoặc đẩy các phương tiện kh
Máy ủi thường được phân theo công suất động cơ, lực kéo, kiểu điều khiển,
đặc điểm thiết bị di chuyển và kết cấu bộ công tác.
Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

6

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

Tuỳ thuộc vào độ lớn công suất động cơ và lực kéo danh nghĩa ở móc kéo của
máy kéo cơ sở máy ủi được chia thành các các loại sau.
Rất nặng : Công suất trên 300 mã lực lực kéo trên 30 tấn.
Nặng

: Công suất 150 ÷ 300 mã lực lực kéo 20 ÷ 30 tấn.

Trung bình : Công suất 75 ÷ 150 mã lực lực kéo 13,5 ÷ 20 tấn.
Nhẹ

: Công suất 35 ÷ 75 mã lực lực kéo 2,5 ÷ 13,5 tấn.

Rất nhẹ

: Công suất tới 3,5 mã lực lực kéo tới 2,5 tấn.

Theo kiểu điều khiển nâng hạ lưỡi ủi thiết bị xới, ta thấy điều khiển tời, dây
cáp hoặc xi lanh thủy lực.
Căn cứ vào đặc điểm di chuyển máy ủi được chia thành kiểu có di chuyển
bánh xích hay bánh hơi.
Khi thiết kế cũng như lựa chọn sử dụng nên ưu tiên loại máy trang bị lưỡi ủi,
thiết bị xới có hệ thống điều khiển thuỷ lưc.
1.4. các loại bộ công tác của máy ủi.
Sự ra đời của hệ thống thuỷ lực được coi là một cải tiến mang tính chất đột
phá trong ngành cơ học. Nó ra đời để đáp ứng những đòi hỏi về truyền lực.
Bộ công tác của máy ủi ngày nay so vơi trước kia cũng có nhiều thay đổi đáng
kể: Bộ công tác chính của máy ủi là lưỡi ủi. Lưỡi ủi dùng để cắt và chứa đất trong
quá trình đào và vận chuyển. Lưỡi ủi được chia ra làm 2 loại là lưỡi ủi cố định và

lưỡi ủi vạn năng. Máy ủi vạn năng lưỡi có thể lệch so với trục dọc của máy một góc
600 và chếch với mặt nằm ngang một góc 6- 120.
Ngoài lưỡi ủi, người ta còn có thể lắp lưỡi xới đất để làm tơi đất chắc trước
khi đào. Đối với máy ủi vạn năng, người ta có thể lắp các thiết bị chuyên dụng để
làm các công việc khác như nâng chuyển, gieo hạt, đóng cọc…
Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

7

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

Máy ủi hiện nay có rất nhiều tính năng sử dụng được trong nhiều công việc,
chúng có thể làm một số công việc mà không cần máy phụ chợ. Đặc biệt vơi một số
loại máy hiện dại với cải tiến cao chúng có thể lắp đặt nhiều loại lưỡi ủi khác nhau
để làm viêc ở nhiều địa hình cũng như loại đất khác nhau ưu điểm của tính năng này
sử dụng tối đa công suất của động cơ, giúp cho máy làm việc ở công suất tối đa,
tránh được những hỏng hóc do điều kiện khách quan.
1.5. Bộ công tác phía trước.
Sự phù hợp giữa máy ủi và lưỡi ủi là một yêu cầu cơ bản để nâng cao tối đa
năng suất. Vì phạm vi ứng dụng của máy ủi trong xây dựng nói riêng cũng như
trong công việc đưa máy ủi vào thay thế cho sức lao động của con người nói chung
là rất rộng dãi. Thực tiên đã cho thấy mỗi công việc cụ thể, mỗi một loại vật liệu lại
có những đặc điểm riêng biệt mà yêu cầu ta phải có nhưng đòi hỏi về tính kĩ thuật

của bộ công tác. Vì vậy qua giai đoạn phát triển của máy ủi lưỡi ủi cũng ngày càng
được cải tiến, để phù hợp với từng loại công việc. Ngày nay có rất nhiều loại lưỡi ủi
khác nhau. Qua đây em xin giới thiệu một số loại lưỡi ửi phổ biến, và phạm vi ứng
dụng của từng loại lưỡi ủi.
a/Các loại lưỡi ủi năng suất cao :
- Lưỡi ủi vạn năng-“ U “

1

Hình 1.5 - Lưỡi ủi vạn năng-“ U “
Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

8

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

Các cánh của lưỡi ủi này bao gồm một cạnh bên và ít nhất một phần lưỡi cắt
làm cho lưỡi ủi này có khả năng di chuyển tải lớn trên những quãng đường vận
chuyển dài, như công tác cải tạo đất, hoạt động trong kho bãi, nạp liệu vào các phễu
nạp và vun vật liệu cho các máy xúc lật. Vì loại lưỡi ủi này có chỉ số KW/L.m 3 của
chiều dài lưỡi cắt thấp hơn các loại lưỡi thẳng “S”, và lưỡi bán vạn năng “SU”, nên
không phù hợp với trường hợp mà khả năng ấn sâu là một yêu cầu quan trọng. Chỉ
số KW/L .m3 của lưỡi “U” thấp hơn các loại lưỡi thẳng “S”, và lưỡi bán vạn năng

“SU”, nên lưỡi ủi “U”sử dụng tốt nhất cho trường hợp vật liệu nhẹ và tương đối dễ
ủi. Nếu được trang bị các xi lanh nghiêng ben, lưỡi ủi này sẽ có một số tính đa năng
của lưỡi “S”. Các xi lanh nghiêng ben này nâng cao khả năng đào, phá vỡ và san
phẳng, có thể sử dụng cho các công việc hoàn thiện.
- Lưỡi ủi “SU”
2

Hình 1.6 - Lưỡi ủi “SU”

Tổng hợp được các đặc tính ưu việt của các loại lưỡi “S” và “U”. Nó tăng thể tích
khối lăn bằng việc thêm các cánh ngắn chỉ bao gồm các tấm bên của lưỡi ủi.
Các cánh này nâng cao khả năng giữ tải, trong khi vẫn duy trì khả năng ấn sâu
và chất tải nhanh trong các trường hợp đất bền chắc và phù hợp với nhiều loại vật
liệu trong các trường hợp yêu cầu năng suất cao. Các xi lanh nghiêng ben làm tăng

Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

9

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

cả năng suất và tính đa năng của loại lưỡi ủi này. Khi được trang bị với ấm đẩy, nó
hoạt động hiệu quả trong trường hợp đẩy máy cạp chất tải.

b/ Các lưỡi ủi công dùng chung .

Lưỡi ủi thẳng “S”

Hình 1.7- Lưỡi ủi thẳng “S”.
Loại lưỡi ủi này có tính đa năng tuyệt vời, nó có thể thay đổi góc cắt để điều
khiển khả năng thâm nhập của lưỡi. Do có kích thước nhỏ hơn các loại lưỡi “SU”
hoặc “U, loại lưỡi này dễ điều khiển hơn và có thể dùng cho nhiều loại vật liệu hơn.
Vì loại lưỡi này có chỉ số KW/L.m3 của chiều dài lưỡi cắt cao hơn các loại lưỡi ”U”
và “SU”, khả năng ấn sâu vào đất và chất tải của nó tốt hơn. Các xi lanh nghiêng
ben cũng sẽ làm tăng tính đa năng và năng suất cao của loại lưỡi ủi này. Với chỉ số
KW/L.m3 của lưỡi “S” cao hơn các loại lưỡi “U” và “SU”, nó có thể làm việc dễ
dàng với các loại vật liệu nặng.
c/ Lưỡi ủi có thể xoay ngang và nghiêng “PAT”:
Tính đa năng là đặc điểm nổi bật của loại lưỡi ủi này, nó có thể sử dụng trong
các khu xây dựng và công việc ủi nói chung cũng như trong điều kiện nặng nhọc.
Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

10

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

Việc nghiêng và xoay lưỡi có thể là hai cấp đối với một số loại và một cấp đối với

một số loại khác.
Có thể điều chỉnh bằng cơ học cho nghiêng hơn về phía trước để tăng khả
năng ấn sâu hoặc thái vật liệu dính, hay ngửa về phía sau cho việc bạt mái hoàn
thiện nâng cao năng suất.
- Lưỡi ủi đặt nghiêng trục chuyển động “A”
Loại lưỡi ủi này có thể đặt vuông góc so với phương chuyển động hoặc
nghiêng góc 50. Loại này phù hợp cho công việc ủi đất về một bên, tạo
nền đường, san mặt bằng, đào rãnh hoặc các công việc tương tự khác. Nó
có thể thực hiện các công việc trên một cách đơn giản.
Loại lưỡi ủi này không thích hợp với vật liệu đá và các công việc nặng

4

Hinh 1.8 - Lưỡi ủi đặt nghiêng trục chuyển động “A”.
Lưỡi ủi đệm “ C”:
Được dùng cho việc đẩy máy cạp chất tải. Các đệm cao su hấp thụ tải trọng
khi đẩy máy cạp, khi không đẩy chất tải, lưỡi này có thể dùng cho bảo dưỡng đường

Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

11

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

và công việc ủi thông thường, loại lưỡi này có chiều rộng nhỏ nên thao tác thuận
tiện cả trong các diện tích nhỏ hẹp.

- lưỡi ủi có bán kính có thể thay đổi được

c

16

18

Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

c

12

17

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

4

A

6

1

7

2

3
5

A

mÆt c ¾t : a -a

8

b

9
13
10
14
15
12

b

11

mÆt c ¾t : b - b

Lưỡi ủi thẳng L

20
19

Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

13

Lớp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

CHNG II
XC NH CC THễNG S C BN CA LI I

I. Bng thụng s mỏy c s CATERPILLAR(D7R)
Kích thớc giới hạn
Dài
Rộng
Cao

(mm) (mm) (mm)
4736

3371

3435

Chiều
Rộng một bản
xích
(mm)
1136

áp lực lên
đất
(KG/cm2)

Cơ cấu
Di chuyển

0,544

Xích

Cụng sut ng c :Nc = 179 (KW).
Trng lng mỏy : Gmx =2363 Kg = 236,3 (KN).
Lc kộo s I:
TkI = 214 (KN).
II. Các thông số cơ bản của lỡi ủi:
Chiu cao v chiu di ca li i quyt nh khi lng t c vn chuyn

khi mỏy lm vic, do ú nú nh hng n kh nng lm vic, cụng sut lc kộo...

1. Xác định chiều cao lỡi ủi:
Chiu cao ca li i xỏc nh theo lc kộo T v iu kin nn t, tớnh
toỏn s b mỏy i, chiu cao li i cú th xỏc nh theo cụng thc kinh nghim
sau:
i vi mỏy cú li i c nh:
Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

14

Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

H = 500.3 0,1.T 0,5.T (mm).

Trong ú:
T- Lc kộo danh ngha ca mỏy kộo (KN),
Lc kộo T cú th xỏc nh theo iu kin bỏm: T=Gb. b,

b=0,9 vi b di chuyn bỏnh xớch.
Gb - Trng lng bỏm ca mỏy ( KN )
Khi thit k s b cú th ly
Gb = (1,17 ữ 1,22).Gmk

= (1,17 ữ 1,22) . 236,3 = 276,471 ữ 288,286

( KN)

Ly Gb = 280 ( KN)
T = 295.0,9 = 252 (KN)

H = 500 3 0,1.252 0,5.252 =1339,8972(mm)
Chn chiu cao li i H= 1330 (mm)

2. Xỏc nh chiu di li i L:
Chiu di ca li i phi ph kớn chiu ngang ca mỏy kộo v tha ra mi bờn ớt
nht l 100 (mm).
Chiu di li i c nh tớnh theo cụng thc:
L = (2,8 ữ 3).H = (2,8 ữ 3).1330 = 3724 ữ 3990( mm).

Chn L= 3800 (mm)
3. Xỏc nh gúc quay :

Li i khụng quay:

=90o

4. Xỏc nh gúc nhn :
Góc nhọn xác định đặc tính thay đổi áp lực riêng của lỡi lên
đất theo mức độ mài mòn mép cắt. Góc càng nhỏ thì diện

Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

15

Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

tích mép cắt bị mòn tăng chậm, lực cản cắt nhỏ nhng độ bền lỡi cắt giảm do đó 20o.


H



a

của



việc



theo điều kiện

R

sau xác định
làm

H1

1



5.. Xác định
góc cắt sau :
Góc
cắt



Chn = 20

máy ủi, không đHỡnh 1:Dng hỡnh hc li i .

ợc nhỏ hơn các

góc lên dốc và góc xuống dốc của nền thi công. Góc càng nhỏ
thì lực ma sát giữa lõi cắt và đất càng lớn, do đó = 30 ữ 35o.
Chọn = 30o
6. Xỏc nh gúc ct :
Gúc ct nh hng ln n vic tiờu hao nng lng cho quỏ trỡnh o, gúc ct

cng nh thỡ lc cn ct cng nh.
= + = 300 + 200 =500

7. Xác định góc chếch :
Góc chếch có thể thay đổi để máy làm việc ở sờn dốc, đất
rắn chắc cũng nh để định hình mặt đờng. Khi máy có cơ cấu
điều chỉnh thì góc chếch có thể thay đổi từ 0 o đến
(6ữ 12o), không có cơ cấu điều chỉnh, thì thay đổi đến
5o.
8. Xác định góc đổ :
Góc đổ chọn sao cho đất không tràn qua lỡi ra phía sau.
Khi góc đổ nhỏ thì đất nhanh tích luỹ vào trong lỡi và lát cắt
Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

16

Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

mau cuộn lại để đổ ra phía trớc nh vậy sẽ tăng áp lực của đất
vào lỡi ủi dẫn đến tăng lực ma sát. Xuất phát từ điều kiện đó,
có thể chọn trong giới hạn:
= 70 ữ 75o đối với lỡi ủi không quay.
Chọn = 75o

9. Xác định góc đặt lỡi ủi :
Góc đặt lỡi ủi là góc giữa đờng nối mép cắt với mép trên lỡi
ủi(không kể tấm chắn) và phơng nằm ngang. Khi góc cắt lỡi ủi
nhỏ thì đất có thể tràn qua lỡi, khi góc cắt lớn sẽ làm xấu đi diều
kiện chuyển động của đất theo lỡi ủi lên phía trên, làm tăng khả
năng dính bám của đất và tiêu tốn năng lợng, do đó ngời ta chọn
= 75



Hình dạng hợp lý của lỡi ủi là hình thân khai với sự giảm dần
độ cong về phía trên, nhng chế tạo khó khăn do đó lỡi ủi có độ
cong nhất định.
Bán kính cong có thể xác định theo công thức:

R=

H aSin
Cos + Cos

a: phần thẳng của lỡi ủi.
R = H đối với lỡi ủi không quay.
R=1330 (mm)
10. Xỏc nh chiu di phn thng a:
Chiều dài phần thẳng a phụ thuộc vào điều kiện liên kết với lỡi
cắt, phần thẳng chịu mòn nhiều nhất do đó phải chọn vật liệu
hợp lý. Chiều dài a có ảnh hởng lớn đến việc tách đất ra khỏi khối
đất chính.
Thng a =150 ữ 200 (mm)
Ta chn a =160 (mm)

Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

17

Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

11. Xác định chiều cao tấm chắn H1:
Chiều cao tấm chắn H1 phải bảo đảm điều kiện quan sát của
ngời lái khi nâng lỡi ủi. Thông thờng H1 = (0,1ữ 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 ữ 300 mm nhng không nhỏ hơn 0,5L.
Thay số ta tìm đợc H1:
H1 = 0,2 . 1330 = 266 (mm)

Ly H1 =260 (mm)

chiu cao li H

H(mm)

1330

chiu di li L

L(mm)

3800

gúc nhn

()

200

gúc ct sau

()

300

gúc ct

()

500

gúc chch

()

00ữ 50

gúc

()

750

gúc t li i

()

750

chiu di phn thng a

a (mm)

160

bỏn kớnh cong R

R(mm)

1330

chiu cao tm chn H1

H1(mm)

260

Sinh viờn: V Quang Trung

49M1

18

Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

CHNG III : Tính lực kéo
Ta xét lực cản của máy ủi trong trờng tổng quát nhất, khi máy ủi
làm việc trên dốc với góc . Tổng lực cản lớn nhất phát sinh ở cuối
quá trình đào và bắt đầu nâng lỡi ủi. Trong trờng hợp này lực
kéo phải thắng cản sau.
T W1 + W2 + W3 + W4 + W5.
Trong đó:
W1 - lực cản cắt.
W2 - lực cản ma sát giữa lỡi ủi và nền đào do lực cản
cắt theo phơng pháp tuyến Po2 gây ra.
W3 - lực cản di chuyển khối đất trớc lỡi ủi.
W4 - lực cản ma sát giữa đất và lỡi ủi.
W5 - lực cản di chuyển máy ở trên dốc.
I-Lực cản cắt W1:
W1 = k . F. Sin
Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

19

Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

Trong đó:
k - hệ số cản cắt theo bảng (1-9) k = 0,25MPa = 0,25 .
103KN/m2.
F - diện tích lát cắt
F = L . h = 3,8 .h (m2)
L - chiều dài lỡi cắt
h - chiều dày trung bình của lát cắt
góc lệch của lỡi ủi so với trục dọc của máy
Sin = Sin(900) = 1
W1 = 0,25.103.3,8.h.1
W1 =

950.h

(KN)
(KN)

II. Lực cản ma sát giữa lỡi ủi với nền đào do lực cản
cắt pháp tuyến P02 gây ra W2.
W2 = f1 . P02 . Sin

Trong đó:
P02 = k . L . x
k : hệ số cản cắt theo phơng P02.Thng k = (0,5 ữ 0,6) MPa
Ly k = 0,5 MPa = 0,5 . 103 KN/m3.
x : chiều rộng của lỡi cắt tip xỳc vi với nền đào (x =0,7 ữ 1) cm
Ly x =1 cm = 0,01 m
f1 : hệ số ma sát giữa đất và thépTra bảng (1-5) f1 = 0,7
W2 = 0,7 .0,5.103.3,8. 0,01.1
W2 = 13,3

(KN)
(KN)

III. Lực cản di chuyển đất trớc lỡi ủi (W3).
Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

20

Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

W3 = Vđ . . f2 . Cos . Sin
W3 = Gđ . f2 . Cos . Sin
Trong đó: Vđ - thể tích khối đất trớc lỡi ủi

L.H 2
Vd =
2.k d
kđ - hệ số thuộc tính chất đất và tỷ số

H
L

H 1330
=
= 0,35 theo bảng (7-3) kđ = 1,2
L 3800
L.H 2 3,8.1,3302
Vd =
=
= 2,8(m3 )
2.kd
2.1, 2

Với

f2 hệ số

ma sát giữa đất với đất theo bảng (1-5), f2 = 0,8

trọng lợng riêng của đất theo bảng (1-2), = 19 (KN/m3)
W3 = 2,8. 19 .0,8.1 . Cos
()

W3 = 42,56. Cos

IV. Lực ma sát giữa đất và lỡi ủi (W4):
W4 = W4 + W4
p lc tỏc dng lờn li i :
N = N 1 + N2
N1 là áp lực do thành phần trọng lợng đất.
N1 = G . Cos ( - )
N2 là áp lực do thành phần lực cản di chuyển khối đất trớc lỡi ủi:
N2 = f2.G.Cos.Sin
N = N1 + N2 = G.[Cos( - ) + f2.Cos.Sin].
Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

21

Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

W4 là lực cản ma sát khi đất di chuyển theo lỡi ủi từ dới lên trên.
W4 = f1.N.Cos.Sin
W4=f1.G.[Cos( - ) + f2.Cos.Sin].Cos
W4 l lc cn ma sỏt khi t di chuyn theo li i
W4 = f1.N.Cos
W4 = f1 . G[ Cos( - ) +f2. Cos . Sin] . [ Cos . Sin + Cos]

(KN)
W4= f1 . G[ Cos( - ) +f2. Cos . Sin] . Cos

(KN)

(Vì =900)
Vi
Sin

f1 = 0,7
=

f2 = 0,8

Sin500 = 0,766

Cos = Cos500 = 0,6428
G = V .
G =2,8.19 =53,2

(KN)

W4 = 0,7.53,2.[ Cos(50- ) +0,8. 0,766.

Cos]. 0,6428

W4 = 23,938.Cos(50-) + 14,669.Cos

V. Lực cản di chuyển bản thân máy ủi trên dốc (W5)
W5 = . Gm . Cos + (Gm + Ga) . Sin

Trong đó: hệ số cản truyển động = 0,15
Gm -trọng lợng máy ủi
Theo đầu đề thiết kế: Gm = 236,3
Theo tính toán ở trên ta có: G = 53,2
Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

22

(KN)
(KN)
Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

W5 = 0,15.236,3 . Cos + (236,3 + 53,2) .
= 35,445 . Cos+ 289,5. Sin

Sin

Tổng lực cản chuyển động tác dụng lên máy:

W

=W1 +W2 +W3 +W4 +W5

W = 950h + 13,3 + 42,56.Cos + 23,938.Cos(50 ) + 14, 669.Cos +
+ 35, 445.Cos + 289,5.Sin

W = 13,3 + 950h + 92, 674.Cos + 23,938.cos(50 ) + 289,5.Sin
M tng lc cn chuyn ng trờn mỏy khụng c ln hn lc kộo
ca mỏy
Do ú
214 = T W = 13,3 + 950h + 92, 674.Cos + 23,938.cos(50 ) + 289,5.Sin

Xác định chiều sâu cắt ứng với góc khác nhau:
dựa vào công thức nội suy trên với mỗi góc dốc khác nhau cho ta
một giá trị chiều sâu cắt h tơng ứng, đến khi nào h 0 thì
dừng lại.
Bảng chiều sâu cắt ứng với góc dốc:
Vi mi giỏ tr gúc dc khỏc nhau cú chiu sõu h tng ng, theo phng phỏp
ni suy ta cú bng sau:

Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

23

Lp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí
α (độ)

h (m)

Ngành: Kỹ Thuật

W1

W2

W3

W4

W5

0

0,0975014

92,62633

13,3

42,560000

30,056050

35,445000

1

0,0918767

87,282865

13,3

42,553518

30,371507

40,492673

2

0,0862751

81,961345

13,3

42,534073

30,677712

45,526812

3

0,0807116

76,67602

13,3

42,974574

30,97457

50,547683

4

0,0751879

71,428505

13,3

42,501673

31,261999

55,553156

5

0,0697056

66,22032

13,3

42,398046

31,539902

60,541708

6

0,0642664

61,05308

13,3

42,326851

31,808198

65,51187

7

0,0588750

55,93125

13,3

42,2427642

32,066804

70,461973

8

0,0535240

50,84780

13,3

42,145809

32,315643

75,390664

9

0,0482241

54,812895

13,3

42,0360158

32,554638

80,296390

10

0,042973

40,82435

13,3

41,913417

32,783717

85,17765

11

0,0377749

35,886155

13,3

41,7780529

33,002809

90,032979

12

0,0326287

30,997265

13,3

41,6299619

33,211848

94,860876

13

0,0275370

26,16015

13,3

41,469189

33,410771

99,659877

14

0,0225012

21,37614

13,3

41,295786

33,599517

104,42852

15

0,0175229

16.646755

13,3

41,1098031

33,778027

109,16535

16

0,0126037

11,973515

13,3

40,9112977

33,946249

113,86893

17

0,0074495

7,077025

13,3

40,7003304

34,104130

118,53783

18

0,0029482

2,800790

13,3

40,4769653

34,251623

123,17061

19

-0,001785

-1,695750

13,3

40,2412705

34,388682

127,76588

Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

24

Lớp

n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

CHNG IV : TNH LC TC DNG LấN MY I

I.

Trọng lợng bộ lỡi ủi (Gu)

cat
d7r

W2
P02

Gu

l0
l

Hỡnh1:
Trọng lợng bộ lỡi ủi cần phải kiểm tra đối với máy ủi cáp vì lỡi ủi
ngập vào đất nhờ trọng lợng bộ lỡi ủi, còn với máy D7R có bộ điều
khiển thuỷ lực, lỡi ngập vào trong đất nhờ lực của xilanh thuỷ lực
do vậy trọng lợng của bộ lỡi ủi chỉ cần đảm bảo điều kiện bền.
Trong trờng hợp này trọng lợng bộ lỡi ủi đợc xác định theo điều
kiện bền.

Phơng trình mô men cho khớp C:
Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

25

Lp