Thiết kế máy đào thuỷ lực gầu thuận

Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

Thiết kế máy đào thủy lực gầu
thuận
O- 4121A (Nga)

Số liệu cho trớc:

Dung tích gầu:

q=1,5 m3.

Cấp đất:

IV.

Tốc độ xi lanh cần:

V xc= 0.1

(m/s).
Tốc độ xi lanh tay gầu:

V xl =

Tốc độ xi lanh gầu:

V xg=

0.12 (m/s).
0.08 (m/s).
Tốc độ di chuyển:

V dc = 2.8

(km/h).
Số vòng quay bàn quay:

Nq=6

(v/p)
Nội dung tính toán:
Tính toán chung Máy Đào.
Tính bền tay gầu.
Bản vẽ:
Bản vẽ chung Máy Đào.
Bản vẽ tay gầu.

C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

1


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

Lời nói đầu
Trong quá trình xây dựng cơ bản hiện nay, máy móc đợc
sử dụng rộng rãi và đóng vai trò hết sức quan trọng của công
việc nh: chất lợng, tiến độ, giá thành...của công trình. Mặt
khác máy móc thiết bị sử dụng trong ngành xây dựng hay
còn gọi là máy xây dựng chính là yếu tố cơ bản để đánh giá
tiềm lực và khả năng của mỗi đơn vị hay doanh nghiệp xây
dựng.
Do vậy ngày nay công tác thiết kế, chế tạo và sử dụng có
hiệu quả các loại máy này là yêu cầu thiết yếu. Đa máy móc
vào thi công các công trình lớn và quan trọng là việc làm cần
thiết để có thể đảm nhiệm đợc những công việc phức tạp,
khối lợng công việc nặng nề mà lao động thô sơ không thể
thực hiện đợc hoặc năng suất thấp, hiệu quả kinh tế không
cao. Vì vậy Máy Xây Dựng không thể thiếu đợc trên các công
trờng xây dựng, các công trình thuỷ lợi, giao thông...
Những năm gần đây, ngành cơ khí nói chung và lĩnh
vực Máy Xây Dựng nói riêng của nớc ta đã và đang đợc nhà nớc
đầu t và tạo điều kiện phát triển. Đó cũng chính là mục tiêu
đẩy mạnh sự phát triển kinh tế, dựa trên một nền công nghiệp
hiện đại và tiên tiến trong sự nghiệp đổi mới của đất nớc.

C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

2

Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

Đối với công tác xây dựng nói chung, xây dựng Thuỷ Lợi
nói riêng công tác làm đất chiếm 60ữ 80% khối lợng công trình
cho, nên Máy Làm Đất có nhiệm vụ rất quan trọng đối với công
tác xây dựng.
Thực tế Máy Đào gầu thuận đợc đánh giá là một trong
những loại máy làm đất quan trọng, luôn có mặt trong các
công việc khai thác vận chuyển đất đá... trên các lĩnh vực
Thuỷ Lợi, Giao Thông, Xây Dựng, bởi phạm vi sử dụng rộng,
năng suất cao và có nhiều tính năng u việt.
Với nhiệm vụ và yêu cầu đợc giao, qua quá trình nghiên
cứu và làm đồ án môn học Máy Thuỷ Lợi với đề tài Thiết kế
máy Đào thuỷ lực gầu thuận em đã đi sâu nghiên cứu về
tính bền bộ công tác (tính bền Tay Gầu).
Vì sự có hạn về cả thời gian và kiến thức, em xin hệ
thống hoá và phân tích, đánh giá những vấn đề chung cơ
bản của các cơ cấu trong Máy Đào gầu thuận. Sau đó đi sâu
nghiên cứu, tính toán, tính bền cho bộ công tác (tính bền tay
gầu) .
Nội dung cơ bản của thuyết minh đồ án đợc chia làm 6
phần:
-

Phần i : chọn sơ đồ hệ thống thuỷ lực.

- phần ii: xác định các thông số cơ bản.
- Phần III:tính toán dẫn động bộ công tác.
- Phần IV: tính hệ thống thuỷ lực.
- Phần V: Tính toán tĩnh.
- Phần VI:tính bền bộ công tác (tính bền tay gầu).
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn Vũ Văn
Thinh, ngời đã hớng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án này và
các thầy cô giáo trong Khoa đã cung cấp cho em những kiến
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

3


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

thức quý báu, các tài liệu tham khảo để em có điều kiện đi
sâu tìm hiểu đề tài đã học. Vì trình độ kiến thức có hạn
nên đồ án chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Do đó kính mong
đợc sự góp ý giúp đỡ của các thầy cô giáo và các bạn.
Hà nội, ngày 22 tháng 09 năm
2001.
Sinh viên

Lê Quang Khải

Nội dung tính toán
I. Sơ đồ hệ thống thuỷ lực:
Nguyên lý làm việc hệ thống thuỷ lực. Dựa theo sơ đồ
hệ thống thuỷ lực máy cơ sở 4212.
Bơm 1 dẫn động từ động cơ điezen 2 hệ thông thuỷ
lực đợc cung cấp từ bình chứa 3. Trong đó có lắp bộ lọc, sự
phân phối dòng chảy thực hiện bằng ba bộ phân phối (4),(5),
(6). Khối 4, 5 Có hai đờng tháo chất lỏng một đờng đợc nối với
đờng tháo chung hệ thống còn một đờng dùng nối lần lợt các
khối, đờng tháo khối (6) chỉ đợc nối với đờng tháo chung .
Chất lỏng công tác từ bộ phận thứ nhất cuả bơm (1) đI
đến khối phân phối thuỷ lực (5) điều khiển mô tơ thuỷ lực
của bàn quay(18), xi lanh thuỷ lực tay xúc (17) và mô tơ thuỷ
lực của dải xích bên phải (8).

C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

4


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

Khi các van trợt của khối (5),ở vị trí trung gian khi chất
lỏng công tác do bộ phận thứ nhất của bơm vào đờng thoát ,
đờng thoát dẫn bộ phận thứ hai của bơm đến khối (4), khối

(4) điều khiển sự làm việc của các xi lanh thuỷ lực cần (16),
xi lanh thuỷ lực gầu (15), và mô tơ thuỷ lực của dải xích bên
trái (8).
Khi các van trợt (4),(5) ở vị trí trung gian thì chất lỏng
công tác đợc tăng áp suất bằng bộ phận thứ nhất và bộ phận
thứ hai của bơm đi đến khối phân phối thuỷ lực (6) .Van trợt
của khối (6), lắp liền với van trợt của khối (5),và cùng chuyển
động do một tay lái điều khiển của xi lanh thuỷ lực tay xúc
(17) một van trợt khác của khối (6).Van trợt dự trữ có thể đợc
dùng để điều khiển cơ cấu thừa hành thiết bị công tác thay
thế.
Nh vậy cơ cấu thừa hành đợc dùng để điều khiển bằng
khối (5) chỉ đợc cung cấp từ bộ phận của bơm còn cơ cấu
thừa hành điều khiển(4),(6) khi các van trợt ở vị trí trung gian
thì chất lỏng đợc cung cấp tứ hai bộ phận của bơm .
Hệ thống thuỷ lực của máy xúc cho phép phối hợp một
chuyển động công tác thay thế bằng (4),(6) ngoài ra van trợt
điều khiển hoạt động các xi lanh thuỷ lực của cần có cấu tạo
hoạt động của các xi lanh thuỷ lực cần với một trong công tác
đợc điều khiển bằng bốn van trợt khối (4), khối (6) nhng có
thể phối hợp đồng thời ba chuyển động công tác Khi phối hợp
thao tác thì mỗi xi lanh thuỷ lực cung cấp chất lỏng từ một bộ
phận của bơm .
Chỉ có xi lanh thuỷ lực tay xúc khi phối hợp thao tác với các
xi lanh thuỷ lực cần đơc cung cấp dòng chất lỏng kép nhờ
điều khiển bằng hai van trợt khoá liên động của bộ phận
phân phối thuỷ lực cùng làm việc đồng bộ với nhau .
Để cho hệ thống không bị quá tải trong đờng cao áp cả
mỗi bơm lắp song song với nhau hai van an toàn đơc chỉnh
áp lực lớn nhất 15 Mpa để phanh êm nhẹ các mô tơ của bàn

C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

5


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

quay và bộ phận di chuyển máy trong hệ thống thuỷ lực lắp
các van thông qua ,các van này cũng đợc đIều chỉnh đến áp
suất tơng ứng từ 11 đến 16 Mpa.
Thiết bị van ra hành trình dẩn chất lỏng công tác từ đờng tháo qua bộ lọc hoặc trực tiếp chảy vào bình hoặc qua
bộ lọc hoặc trực tiếp chảy vào bình hoặc qua bộ phận làm
mát dầu .Việc kiểm tra áp lực làm viêc trong hệ thống thuỷ lực
đợc thực hiện nhờ khối van khoá và đồng hồ đo áp lực.
Cơ cấu quay bàn quay đợc dẩn động từ mô tơ thuỷ lực
mô men lớn nhất (18) ,cối trục ra của nó đợc lắp bánh răng di
động (19) ăn khớp với vành răng của vòng ổ quay từ hai cơ cấu
di chuyển khác nhau ,mỗi cơ cấu đều có mô tơ thuỷ lực(8),
bộ giảm tóc thuỷ lực bánh răng có phanh (10),và bộ giảm tóc
bằng xích có các đĩa xich bị động (13), làm quay bánh xích
chủ động(14).
Do vậy mà dải xích đợc quay theo đồng thời chuyển
động của máy.

C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

6


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

II. Xác định các thông số cơ bản:
Dựa vào quy luật đồng dạng về kích thớc, trọng lợng,
công suất. Máy cỡ nhỏ, điều kiện làm việc trung bình dựa vào
bảng (5-1) MTL ta chọn: kG=10.
Trọng lợng máy theo dung tích gầu:
G = kGì q = 10ì 1.5 = 15 (tấn)
Thông số và kích thớc máy:

A = k A 3 G.
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

7


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

Trong đó:
kA: Là hệ số kích thớc.
G: trọng lợng máy. ( 3 G = 3 15 = 2,47(t ) ).
Ta có bảng thông số kích thớc dựa vào Bảng 5-1(MTL):
Các thông số cơ bản của máy đào gầu thuận
kA
Thông số và hệ số
Kích thớc cơ bản của máy (m)
Chiều cao buồng máy
1
Bán kính thành sau vỏ máy
0.93
Chiều cao khớp chân cần
0.68
Hệ số kích thớc bộ công tác (m)
Chiều dài cần
1.8
Chiều dài tay gầu
1.5
Chiều cao đổ đất
1.5
Chiều cao đào
2.1
Bán kính đổ đất
2.3
Bán kính đào
2.6
Hệ số kích thớc bộ di chuyển bánh xích nhiều

điểm tựa (m)
Chiều rộng cơ sở
0.96
Chiều dài cơ sở
1.1
Chiều rộng xích
0.18
Chiều cao xích
0.35
Đờng kính bánh xích chủ động
0.3
Đờng kính bánh dẫn hớng
0.25
Đờng kính bánh tì
0.1
Khối lợng các bộ phận chính( tấn).
Bộ công tác máy đào
18
Gầu và thanh kéo
4
Tay gầu
3.5
Cần
7.2
Xi lanh gầu
0.4
Xi lanh cần
1.3
Xi lanh tay gầu
0.9

Bàn quay và các cơ cấu (tấn)
Động cơ và khung máy
7
Thiết bị thuỷ lực và thiết bị phụ
9
Cơ cấu quay
2.5
Bàn quay
14
Bộ phận điều khiển
1
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

A
2.47
2.297
1.68
4.45
3.705
3.705
5.3
5.681
6.422

2.17
2.72
0.44
0.86

0.74
0.62
0.25
2.7
0.6
0.53
1.08
0.06
0.20
0.14
1.05
1.35
0.38
2.1
0.15

8


Đồ án môn học
Lê Quang Khải
Vỏ máy
Đối trọng
Bộ phận di chuyển (tấn)
Vòng ổ quay
Khung dới và bánh răng
Ngõng trục trung tâm
Cơ cấu di chuyển
Khung xích
Bánh chủ động, bánh bị động, bánh tì

Dải xích

SV:
2.4
0.8
1.6
9
0.7
4
6.8
8
9

0.36
0.12
5.87
0.24
1.35
0.11
0.6
1.02
1.2
1.35

Máy làm việc với ba bộ công tác
III. Tính toán dẫn động bộ công tác máy đào gầu thuận:
Quá trình đào đất của Máy Đào thuỷ lực gầu thuận có
thể tiến hành theo các nguyên tắc:
Gầu và tay gầu cố định, cần chuyển động nhờ xilanh
cần.

Cần quay quanh khớp bản lề nối với tay gầu nhờ xi lanh
gầu, lúc

đó cần và tay gầu cố định, gầu chuyển động nhờ

xilanh gầu.
Tay gầu quay quanh khớp bản lề nối với cần nhờ xi lanh
tay gầu, lúc đó cần và gầu cố định, gầu chuyển động nhờ
xilanh tay

gầu.

Cần và tay gầu cùng làm việc đồng thời nhờ các xilanh
cần và

xilanh tay gầu. ở trờng hợp này gầu coi nh lắp cứng

với tay gầu.
Giả sử trong thời gian đào, gầu chuyển động nhờ xilanh
tay gầu

lớn nhất của lát cắt đạt đợc khi răng gầu, khớp cần

và tay gầu

(khớp O) nằm trên đờng nằm ngang (vị trí II).

C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

9


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:
o
01

t

t

xg

xt

g+đ

xt
c

c

xg
g+đ

O'1

ở trờng hợp này chiều dày lát cắt lớn nhất đợc tính theo
biểu thức (5-6) MTL:

C Max =

q
b.H .k tx

Trong đó:
- q:

Dung tích hình học của gầu.

- b:

Chiều rộng gầu.

- H:

Chiều cao đào danh nghĩa.

- Ktx: Hệ số tơi xốp.
Chiều cao đào H= 5,06 (m).
Dung tích hình học của gầu q=1,5 (m3).
Chiều rộng gầu chọn theo công thức kinh nghiệm

b = 1.1.3 q = 1.1.3 1,5 = 1,14(m).
Hệ số tơi xốp ( Với cấp đất IV là loại đất Sét khô, chặt, á
sét lẫn sỏi, hoàng thổ khô, mengemen) dựa vào Bảng 1-2

(MTL).

ta tra đợc ktx= 1,35.

Ta có:
Chiều dày lát cắt lớn nhất:

CMax =

1,5
= 0,18(m)
1,35.5,3.1,14

Lực cản đào tiếp tuyến lớn nhất đợc xác định theo công
thức NG.Dombrovsky
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

10


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:
Po1= k1.b.CMax

Trong đó: k1: Là hệ số cản đào. Dựa vào Bảng1-9 (MTL).
Ta có:

k1= 0,2 MPa = 0,2.103 (kN/m2).


Po1= 0,2.103 . 1,14 . 0,18 = 61,6 (kN).

1. Xác định lực xilanh tay gầu:
Trong thời gian đào gầu chuyển động từ vị trí I ữ II lực
cần thiết của xilanh tay gầu Pxt thay đổi từ O đến lớn nhất.
ở cuối quá trình đào, tay gầu ở vị trí nằm ngang, chiều
dày lát cắt lớn nhất.
Giá trị lớn nhất lực xilanh tay gầu Pxt sẽ xác định từ phơng trình mô men với khớp O của tất cả các lực tác dụng lên hệ
tay gầu ở vị trí II nh hình dới.
Hình vẽ (Sơ đồ xác định lực xilanh tay gầu).
01

II

t

t

g+đ
g+đ

I

Lấy phơng trình mô men đối với điểm O:

M

0

=0

Ta có:

Pxt =
Trong đó:

P01 .r0 Gi .r1
rxt

P01: Lực cản đào tiếp tuyến.
r0:

Khoảng cách từ P01 đến điểm O.

Gi : Trọng lực các phần tử bộ công tác đất.
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

11


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

ri:

Khoảng cách từ các phần tử đến điểm

O.
rxt:

Khoảng cách từ Pxt đến điểm O.

P01 .r0 + G g + d .rg + d + G xg .rxg + G g .rg +

Pxt =

1
G xt .rxt
2

rxt

P01= 61,6 (kN).
Gxg=0.06T= 0,6 (kN).
Gxt=1,4 (kN).
Gg = 6(kN).

Gd =

q.k d . 1,5.1,1.20
=
= 24,4(kN )
k xt

1,35

Với : q=1,5m3: Dung tích gầu.
kd= 1,1:

Hệ số điền đầy (Bảng 5-4) MTL.

=20:

Trọng lợng riêng của đất (Bảng 1-2) MTL.

kxt=1,35: Hệ số tơi xốp (Bảng 1-2) đất cấp IV.
Gg+d =Gg+ Gd= 6+ 24,4 = 30,4 (kN).
Mặt khác ta có:
Chiều dài gầu:

C H = 0,95.3 q = 0,95.3 1,5 = 1.087(m)
Chiều dài tay gầu:
ltg=3,7(m).
. rg+đ: Khoảng cách từ Gg+đ đến điểm O.

rg +d = ltg +

CH
1,087
= 3,7 +
= 4,2(m).
2
2

. r0: Khoảng cách từ P01 đến điểm O:

r0 = ltg + C H = 3,7 + 1,087 = 4,79(m).
. rt: Khoảng cách từ Gt đến điểm O:

C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

12


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

1
1
rt = ltg = .3,7 = 1,85(m).
2
2
. rxg: Khoảng cách từ Gxg đến điểm O:

2
1 1
5
5
rxg = ltg + . ltg = .ltg = .3,7 = 3,08(m).
3

2 3
6
6
. rxt: Khoảng cách từ Gxt đến điểm O:

Sin =

Ta có:

tg =

1
.lc . sin 450
3

5,187 1,68
= 0,788 = 52 0
4,45
1
.4,45. sin 450
3

a
=
=
= 0,46 = 250
ltg
1
3,7
b 1

.4,45. cos 450 +
.lc . cos 450 +
3
3
3
3

1
1
rxt = .lc . sin( ) = .4,45. sin(52 0 250 ) = 0,67(m).
3
3
1
61,6.4,79 + 30,4.4,2 + 0,6.3,08 + 6.1,85 + .1,4.0,67
2
Pxt =
= 650(kN ).
0,67
2. Xác định lực xilanh cần:
Các xilanh cần sẽ làm việc sau khi đào xong, để nâng
toàn bộ bộ công tác và đất lên chiều cao đổ, lực lớn nhất của
xilanh cần sẽ đợc xác định từ phơng trình mômen với O1
Hình vẽ (Sơ đồ xác định lực xilanh cần).

C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

13

§å ¸n m«n häc
Lª Quang Kh¶i

SV:
o
01

t

t

xg

xt

g+®

xt
c

c

xg
g+®

O'1

LÊy

∑M

01

Pxc =

=0

∑ G .r
i

i

rxc

Trong ®ã
Gi : Träng lîng c¸c phÇn tö bé c«ng t¸c ®Êt.
ri:

Kho¶ng c¸ch tõ c¸c phÇn tö ®Õn ®iÓm

O.
rxc:
⇒

Pxc =

Kho¶ng c¸ch tõ Pxc ®Õn ®iÓm O.

G g +d .r ' g + d + G xg .r ' xg + Gt .r ' t + G xt .r ' xt + Gc .rc' +

1
G xc .rxc'
2

rxc

Gc=1,08(tÊn)=10,8(kN): Träng lîng cÇn.
⊕ r’g+®: Kho¶ng c¸ch tõ Gg+® ®Õn ®iÓm O:
r’g+®= lc. cos450 +ltg +CH/2= 4,45.cos450
+3,7+1,087/2=7,4(m).
⊕ r’xg: Kho¶ng c¸ch tõ Gxg ®Õn ®iÓm O:
rxg’ = lc.
cos450+5/6.ltg=4.45.cos45+5/6.3,7=6,2(m).
⊕ r’t: Kho¶ng c¸ch tõ Gt ®Õn ®iÓm O:
rt’ = lc. cos450+ ltg/2 =4,45/cos450+1,85=5 (m).
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

14


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

rxt: Khoảng cách từ Gxt đến điểm O:

rxt' = lc . cos 450

rxt' = 4,45. cos 450 = 3,2(m)
rc: Khoảng cách từ Gc đến điểm O:
rc = 1/2 .lc. cos450=1,57(m).
rxc: Khoảng cách từ Gxc đến điểm O:
rxc = 2/3.lc. cos450 =2,1(m).
rxc: Khoảng cách OO1:
Chọn rxc=0,6(m).
r0= lc.cos450+lt+CH=7,9(m)

1
30,4.7,4 + 0,6.6,2 + 5,3.5 + 1,4.3,2 + 10,8.1,57 + 20.2,1
2
Pxc =
= 496(kN ).
0,6
Pxc= 496(kN).

3. Xác định lực xilanh tay gầu:
Lực lớn nhất của xilanh gầu sẽ xuất hiện khi đào đất
bằng xilanh gầu,
Chiều dày lát cắt lớn nhất sẽ là:

C " Max =

q
b.H 1.ktx

Trong đó:

H1: chiều cao khi đào bằng gầu:

H1 = 1,46.3 q . sin 650 = 1,46.3 1,5.0,906 = 1.514( m)
b: chiều rộng gầu:

b = 1.1.3 q = 1.1.3 1,5 = 1,14(m).
ktx= 1,35: Hệ số tơi xốp với đất cấp IV.Bảng1-2 (MTL).

C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

15


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

C " Max =

1,5
= 0,64( m)
1,14.1,514.1,35

Lực cản đào tiếp tuyến:
Khi răng gầu tiến đến vị trí II.( P01" lớn nhất còn rxgnhỏ
nhất).
P01= k1.b.CMax

Trong đó:
k1= 0,05 Mpa=0,05.103kN/m2:
k1: Hệ số cản đào vơí đất cấp I. Bảng 1-9 MTL
P01=0,05.103 . 1,14 . 0,64 = 36,48(kN).
Lấy phơng trình mômen đối với điểm O2

M

=0

02

1
" "
"
"
P
.
r
+
G
.
r
+
G
.
r
01
0
g

+
d
g
+
d
xg
xg
P .r + Gi .ri

2
Pxg =
=
'
'
r xg
rxg
" "
01 0

"

Trong đó:
Gi : là trọng lợng các phần tử của bộ công tác.
Gg+đ=30,4 (kN).
Gxg=0,6 (kN).
ri : khoảng cách các phần tử đến điểm O2

rg"+ d khoảng cách từ Gg+đ đến O2

rg"+ d =

1
1
.C H = .1,087 = 0,5435(m).
2
2

r0: khoảng cách từ P01 đến O2

ro" = C H = 1,087(m) :
rxg:khoảng cách từ 1/2 Gxg đến O2.

rxg" = ( h4 + h5 ). cos 65 0 = (0,43 + 0,1).3 q . cos 65 0 = 0,55(m).
rxg' :

Khoảng cách từ Pxl đến O3.
Chọn rxg = 0,3( m) :
'

C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

16


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

1
36,48.1,087 + 30,4.0,5435 + .0,6.0,55
2
Pxg =
= 187,7(kN ).
0,3
IV. Tính hệ thống thuỷ lực:
1.

Tính chọn xilanh thuỷ lực.

a. Tính chọn xilanh cần.
Tại vị trí cần nằm ngang (=O0) góc rất nhỏ.
Chiều dài xilanh cần
x= 2/3. lc - 0,6= 2/3 . 4,45 - 0,6= 2.37 (m).
Khi cần lên vị trí cao nhất = 600 hai khớp xilanh cần dãn
dài thêm một đoạn, ta tính đợc hành trình xilanh (s+x).
áp dụng hệ thức trong tam giác ta có:
(s+x)2= ( 2/3.lc)2 + 0,62 - 2/3.lc. 0,6. cos600
(s +x)2= (2/3. 4,45)2+0,62- 2/3. 4,45. 0,6. cos
600=8,27.
s+x=2,87(m).
Hành trình xilanh:
s =2,87 2,37 = 0,5(m)=500(mm).
áp suất trên bề mặt làm việc của Piston: P= 100kG/cm 2=
1kN/cm2.
Lực tác dụng lên xilanh cần Pxc=361,66 (kN).
Diện tích Piston:

F=

Pxc 361,66
=
= 180.8(cm 2 )
2P
2

.D 2
4.180,8
F=
D=
= 15,53(cm)
4
3,14
Chọn D= 160(mm).
Từ s=500(mm), D=160(mm) ta tra (bảng 27, trang 150 GT
Nga) chọn xilanh có các thông số:
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

17


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

S=

L=865

d =80

l1=71

500mm.
D=160mm

mm.
L =45

mm.
d1=55

mm.
l2=73

.
D1=194m

mm.
B=60

mm.
d2=75

mm.

l3=174

m.

mm.

mm.

mm.

b. Tính chọn xilanh tay gầu.
Tại vị trí tay gầu nằm ngang cần nghiêng một góc 45 0

P01
Pxt

rxt

O2

rt Gt
rg
rđ

Gg+đ

Hành trình của xilanh tay gầu lớn nhất

S Max

1 sin 1
sin 52 0
= .lc .
= .4,45.
= 2,78(m).
3 sin 3
sin 250

Tại vị trí tay gầu thẳng đứng cần nghiêng một góc 45 0
Hành trình của xilanh tay gầu nhỏ nhất

l ltg
1
1
S Min = ( .l c ) 2 + ( .ltg ) 2 2. c . . cos 45 0
3
3
3 3
2

S Min

2

4,45 3,7
1
1

= .4,45 + .3,7 2.
. . cos 450 = 1,13(m).

3
3
3
3

Smin=2,78(m).
Smax=1,13(m).

Hành trình Piston là s= smax- smin=2,78 1,13=1,65(m).
Diện tích chịu lực Piston:
Diện tích Piston.
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

18


Đồ án môn học
Lê Quang Khải
F=

SV:
Pxt 650
=
= 325(cm 2 )
2P
2

.D 2

4.325
F=
D=
= 20(cm)
4
3,14
Chọn D= 200(mm).
Từ s=1650(mm), D=200(mm) ta tra (bảng 27 trang 150
GT Nga) chọn xilanh có các thông số:
S=

L=2071m

d

l1=82mm.

1600mm.
D=200mm.

m.
L =55mm.

=100mm.
d1=70mm

l2=84mm.

B=75mm.

.
d2=90mm

l3=202mm.

D1=238mm
.

.

c. Tính xilanh gầu:
Xilanh gầu dài nhất có vị trí nh hình vẽ
rxg

J

Pxt

P01
P02

O
N

M
0,6

rg

Gg+đ

rđ

Hành trình Piston lớn nhất của gầu đạt đợc khi gầu
chuyển động từ vị trí bắt đầu đào (tay gầu thẳng đứng)
đến vị trí gầu xúc đầy đất khi đó góc xoay của gầu là lớn
nhất.
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

19


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

Tại vị trí 1:
2

2

[

1
4,68
2
O O = .ltg + ( h4 + h5 ) =
+ ( 0,43.0,1).3 1,5

3
3
'

"

]

2

= 1,034(m).

Tại vị trí 2:

[

]

1
3,7
O 'O " = .ltg + ( h4 + h5 ) =
+ ( 0,43.0,1).3 1,5 = 1,28(m).
3
3
Hành trình Piston là s= VT(2)- VT(1)= 1,28-1,034=0,46
(m).
Diện tích chịu lực Piston:
Diện tích Piston.

F=

Pxg
P

=

187,7
= 187,7(cm 2 )
1

.D 2
4.187,7
F=
D=
= 15,46(cm)
4
3,14
Chọn D=160(mm).
Từ s=460(mm), D=160(mm) ta tra (bảng 27 trang 150 GT
Nga) chọn xilanh có các thông số:
S=

L=865

d =80

l1=71 mm.

500mm.
D=160mm.

mm.
l =45

mm.
d1=55

l2=73 mm.

D1=194m

mm.
B=60

mm.
d2=75

l3=174

m.

mm.

mm.

mm.

d. Tính chọn bơm.
Khi chọn các thông số truyền động thuỷ lực có sự phân
chia công suất cho các cơ cấu chấp hành riêng biệt, đợc tiến

hành theo cơ cấu chịu tải lớn nhất.
Trong trờng hợp nhiều cơ cấu làm việc đồng thời cần
tiến hành tính tổng năng lợng tiêu thụ, áp suất và lu lợng của
chúng để chọn bơm có các thông số phù hợp.

C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

20


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

Trong trờng hợp tính cho máy đào gầu thuận, khả năng
phải cung cấp thuỷ lực lớn nhất đợc tính cho khi máy vừa quay
vừa nâng cần và tay gầu.
Lu lợng chung toàn bộ hệ thống:
Q = Qq+ Qc+ Qt
3
0,1.3,14.0,16 2
Qxc = Vxc .Fxc =
= 2.10 3 (m ) = 120( l ).
s
ph
4
3

0,12.3,14.0,2 2
Qxl = Vxl .Fxl =
= 3,77.10 3 (m ) = 226,1( l ).
s
ph
4

Qq= 201(l/ph).
Qt= 120+ 226,1+ 201=547 (l/ph).
Qchọn=547/2 = 273,5 (l/ph).
Tra (bảng 11 Giáo trình Nga ) chọn bơm Piston Rôto hớng
trục số
thông

Lu lợng riêng.

qr = 251

Số vòng quay.
Lu lợng.

(cm3/vòng).
n = 1140 (v/ph).
QMax= 961 (l/ph).
MMin= 37.104 (Nmm).

Mô men.

MMax= 55,6.104

Khối lợng bơm.

(Nmm).
M= 200 (kg)

20 có các
số:

e. Chọn động cơ Điêzen.

M .n
37.10 4.1440
Nb =
=
= 55,8( KW ).
9,55.10 6
9,55.10 6
Công suất động cơ Điêzen:

N=

Nb
b

Với b: Là hiệu suất của bơm b= 0,96.

N=
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

55,8
= 58,1( KW ).
0,96
21


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

Lấy Nđc= 60(KW).
Tra sách Máy thi công ta đợc động cơ Điêzen ký hiệu KM
46, có công suất 93 Mã Lực.
2. Cơ cấu quay.
Chọn cơ cấu quay toàn vòng. Thời gian quay của Máy Đào
chiếm 2/3 thời gian chu kỳ làm việc.
Xác định thông số cơ bản của cơ cấu quay:
Mô men quán tính của phần quay Máy Đào khi gầu đầy
đất Jo(KN.m/s2).
Tốc độ góc lớn nhất của bàn quay:
Gia tốc góc lớn nhất:
Thời gian khởi động máy, phanh: tk, tp.
Máy Đào làm việc nhiều động cơ, thời gian làm việc một
chu kỳ tính theo công thức:

t ck = b. G + A( s )
b= 1,58 ; A= 10
t ck = 1,58. 15 + 10 = 16,12( s ).

Thời gian quay toàn bộ:

t qjk = tck td t d
Trong đó: tđ là thời gian đào.
td là thời gian dỡ tải.
Thời gian quay có tải đợc tính:

tq =

t ck t d t d
1+ 3

J0
J

Tra biểu đồ hình 5-26 MTL.
Với G= 150 (kN)

J0 = J
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

ta đợc Jt= 110 (kNms2).

Gd 2
.r
g
22

Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

Với r: là khoảng cách từ trọng tâm gầu đến trục quay
máy.
r = 5 (m).

J0 = J

t qjk =

Gd 2
24,4 2
.r = 110
.5 = 47,8( kNms 2 )
g
9,81

2
2
.t ck = .16,12 = 10,75( s )
3
3

Đối với loại Máy đào gầu thuận ta chọn td= 2 (s).

t d = tck t d t qjk = 16,12 2 10,75 = 3,45( s ).

t ck t d t d 16,12 2 3,45
=
= 6,07( s ).
J
47
,
8
1+ 3
1+ 3 0
110
J

tq =

Trong điều kiện làm việc bình thờng thời gian quay
không tải đợc tính theo công thức:

t q0 = t q .3

J0
52.67
= 6,07.3
= 4,68( s ).
J
110

Công suất lớn nhất của động cơ:

N Max =

J .(1,37 + q2 ). 2
0,54.t . q
3
q

(

)

110 . 1,37 + 0,88 2 .3,14 2
=
= 47,6( KW ).
0,54.4,683.0,88

9,55.103.N 9,55.103.47,6
M=
=
= 75,7( KNm)
n
6
Trong đó: : góc quay của bàn quay (= 1800= 3,14
rad).
q: hiệu suất cơ cấu quay.
Cơ cấu quay đợc truyền qua hộp giảm tốc.
Tra bảng 11 GT Nga chọn động cơ thuỷ lực Piston hớng
trục số 50 có các thông số:
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

23


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

Tỷ số truyền

i=

SV:

ndc 980
=
= 163,3
nq
6

3.Tính chọn cơ cấu di chuyển.
Trong thiết kế nếu động cơ chính đã biết tính toán kéo
có ý nghĩa kiểm tra khả năng di chuyển của máy trong điều
kiện đã cho. Đối với máy dẫn động riêng biệt tính toán kéo để
chọn động cơ đảm bảochế đọ cho trớc của máy.
Tính theo công thức tổng quát:
Pk= W1+ W2+ W3+ W4+ W5+ W6
Trong đó:
W1: Lực cản đào do masát trong bộ di chuyển.
W2: Lực cản di chuyển.
W3: Lực cản lên dốc.
W4: Lực cản gió.

W5: Lực cản quá trình khởi động.
W6: Lực cản quay vòng.
a. Trờng hợp máy chuyển động quay vòng trên mặt
phẳng nằm ngang.
Pk1= W1+ W2+ W3+ W4+ W5+ W6
Trong đó:

W1=
F2+ F3+

Lu lợng riêng.
Số vòng quay.
Lu lợng.
Mô men lớn nhất.

qr = 790 (cm3/vòng).
n = 980 (v/ph).
QMax= 774 (l/ph).
MMax= 176 (Nmm).

F1+
F4+

F5+ F6+ F7
F1: Lực cản trong ổ trục bánh tì.
F2: Lực cản trong ổ trục bánh chủ động.
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

24


Đồ án môn học
Lê Quang Khải

SV:

F3: Lực cản trong ổ trục bánh bị động.
F4: Lực cản lăn bánh tì.
F5: Lực cản uốn của mắt xích ở bánh chủ động.
F6: Lực cản uốn của mắt xích ở bánh bị động.
F7: Lực cản chuyển động nhánh xích ở trên bánh đỡ.
Để tính các lực cản này cần có những số liệu thực tế về
cấu tạo. Trong thiết kế máy số liệu này khó xác định, do vậy
ta tính theo công thức kinh nghiệm. Dựa vào bảng 4-1 MTL, ta
có:

150
= 2,55(kN ).
100
150
F2 = 1,15.
= 1,72(kN ).
100
150
F3 = 1,2.
= 1,8(kN ).
100
150

F4 = 0,8.
= 1,2(kN ).
100
150
F5 = 1,5.
= 2,25( kN ).
100
150
F6 = 1,5.
= 2,25(kN ).
100
150
F7 = 6.
= 9( kN ).
100
F1 = 1,7.

W1=2,55+ 1,72+ 1,8+ 1,2+ 2,25+ 2,25+ 9 = 20,78 (kN).
W2= f . G = 0,07 . 150 = 10,5 (KN).
Trong đó:
f: là hệ số cản chuyển động bánh xích tra bảng 42 MTL.

W4 = q . F= 0,4 . 5,36 =2,14(KN)

Với :
+ q=0,4 KN/m2: áp lực gió khi làm việc.
C:\Le Khai CLB:\MayTL.doc

Trang:

25