ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC MÁY XÚC LẬT WA 450

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA: CƠ KHÍ
NGÀNH: MÁY XÂY DỰNG

ĐỒ ÁN MÁY LÀM ĐẤT
ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC BỘ
CÔNG TÁC MÁY XÚC LẬT KOMATSU WA 450

Sinh viên thực hiện : Hoàng Anh Dũng
Mã sinh viên
: 65DCMX22861
Lớp
: 65DCMX21
Giáo viên hướng dẫn: Vũ Phi Long

Hà Nội - 2018


MỤC LỤC


DANH MỤC HÌNH


4


5

LỜI NÓI ĐẦU
Máy làm đất là một loại máy móc không thể thiếu trong xây dựng hoặc một số

công việc liên quan đến công tác đất, đá. Nó là nguồn động lực lớn và có thể làm
những công việc mà con người không thể đáp ứng được yêu cầu của công việc. Không
những nó có thể làm được những công việc đó mà nó còn có thể hoàn thành một cách
nhanh chóng.
Đồ án máy làm đất là một trong những nội dung quan trọng đối với sinh viên
máy xây dựng, nó giúp mang lại thêm một lượng kiến thức khá lớn về các loại máy
làm đất và một số các hệ thống bên trong máy. Ngoài mục đích đó nó còn giúp cho
sinh viên tổng hợp lại lượng kiến thức đã học trước đó để thực hiện đề tài được giao.
Với đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC MÁY XÚC LẬT KOMATSU WA - 450
Đây có thể nói là đề tài không mới nhưng nó có ý nghĩa thực tiễn đối với bản thân em
khi ra làm việc, khi mà đất nước ta đang chuyển mình phấn đấu từ một nước nghèo
nàn lạc hậu trở thành nước công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Và hiện nay đất nước ta
đang cố gắng tự nghiên cứu sản xuất các thiết bị máy móc trong nước thay thế hàng
nhập khẩu nhằm giảm chi phí đầu tư.
Được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Vũ Phi Long cùng tập thể các thầy trong bộ
môn Máy Xây Dựng trường Đại học Công nghệ GTVT cộng với sự nỗ lực của bản
than em đã hoàn thành thiết kế được giao.
Do thời gian và kiến thức có hạn, mặc dù đã rất cố gắng, song trong quá trình
thiết kế không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em kính mong các thầy trong bộ
môn nhận xét, chỉ bảo để giúp em hoàn thiện hơn đồ án của mình, giúp cho buổi bảo
vệ đồ án đạt kết quả tốt.
Lời cuối cùng Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn cùng toàn thể các thầy
trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, ngày 13/06/2018
Sinh viên thực hiện

Hoàng Anh Dũng


6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY XÚC LẬT
1.1. Tình hình sử dụng máy xúc lật ở Việt Nam
Những năm gần đây,mức độ cơ giới hoá trong lĩnh vực thi công ở nước ta ngày
càng tăng,tính đến năm 2017 tổng số thiết bị cơ giới hoá đã tăng lên tới 600.000
chiếc,bao gồm gần 100 chủng loại khác nhau của khoảng 24 nước sản xuất. Trong đó
bộ giao thông vận tải quản lý lên đến 20%. Do số lượng máy móc quá nhiều gây khó
khăn cho công tác quản lý,khai thác những máy móc thiết bị thường được nhập từ các
nước Đông Âu từ những thập kỉ trước nên tính tối ưu của bộ công tác và máy cơ sở
còn nhiều hạn chế. Hiện nay do điều kiện kinh tế nước ta đang phát triển, việc nhập
khẩu hay đầu tư chế tạo máy mới khá thuận lợi. Vì vậy việc khai thác các thiết bị máy
móc đã có và tối ưu hoá bộ công tác để phù hợp với tình hình sử dụng của nước ta là
công việc rất quan trọng và cần thiết.
Hiện nay máy bốc xúc ở Việt Nam chủ yếu dùng ở các trạm trộn bê tông xi
măng, bê tông nhựa nóng, các mỏ đá, mỏ than, các hộ kinh doanh vật liệu xây dựng.
Trên thị trường Việt Nam chủ yếu xuất hiện các dòng máy bốc xúc của Nhật Bản, Hàn
Quốc, Trung Quốc…
Các loại máy cao cấp như máy Hàn Quốc, Nhật Bản sử dụng rộng rãi trong các
nhà máy xí nghiệp mỏ than với khối lượng công việc lớn.
Các loại máy trung bình có dung tích gầu từ 6 tấc đến 1 khối phổ biến là dòng xe
Trung Quốc, giá cả hợp lý phù hợp với các hộ kinh doanh vật liệu xây dựng vừa và
nhỏ.
1.2. Sơ lược về máy xúc lật
1.2.1.Khái niệm chung
Máy xúc lật thuộc nhóm máy động lực. Nó đóng vai trò quan trọng và được sử
dụng rộng rãi trong các công trường xây dựng, nhiệm vụ là bốc xúc vật liệu xây dựng,
đất đá, sỏi than,rác…Ở máy bốc xúc một gầu tự hành,thiết bị làm việc trực tiếp với vật
liệu là gầu xúc,nó dược lắp chốt bản lề với một tay cần,đầu kia của tay cần dược lắp
chốt bản lề với khung máy kéo hoặc dầu kéo. Tay gầu quay tương đối được với khung
và gầu là nhờ các xy lanh thuỷ lực dược cấp dầu cao áp từ máy bơm,máy bơm dược

dẫn động từ động cơ đốt trong của máy kéo. Máy bốc xúc một gầu có các loại: loại dỡ


7
tải(đổ vật liệu)phía trước máy,loại đổ sang hai bên sườn và loại đổ vật liệu ra phía
sau(máy xúc vượt).
Ở loại gầu đổ vật liệu phía trước xúc vật liệu bằng cách cho máy tịnh tiến và hạ
gầu xuống cho lưỡi gầu cắm vào đống vật liệu,sau đó quay gầu với góc quay

450 → 600

. Ở loại gầu đổ bên hông bộ công tác xúc được đặt trên mâm quay,sau khi

xúc vật liệu song sẽ quay tay gầu cùng với cần sang hai bên hông để đổ xuống phương
tiện vận chuyển(quay sang bên trái hoặc bên phải vuông góc). Loại máy có khung di
chuyển có hai nửa lắp khớp bản lề với nhau để dễ lượn vòng. Ở máy gầu đổ phía sau
lấy vật liệu phía trước,sau khi đã xúc vật liệu người ta điều khiển tay gầu và gầu về
phía sau máy để dỡ vật liệu,vật liệu chảy về phía đuôi gầu. Loại máy bốc xúc một gầu
đổ vật liệu phía sau ít thuận lợi cho khai thác,nên nó dần được thay thế bằng loại máy
đổ phía trước và loại máy đổ bên hông.
Thông số cơ bản của máy bốc xúc một gầu là tải trọng nâng của nó. Đối với
loại máy đổ vật liệu phía trước là vật liệu chứa trong gầu,đối với loại máy đổ vật liệu
phía bên hông, ngoài trọng lượng của vật liệu chứa trong gầu còn phải kể đến trọng
lượng bộ phận công tác. Sức nâng của máy xúc một gầu di chuyển bánh lốp từ 0,32-5
Tấn; đối với máy di chuyển xích từ 2-10 Tấn.
Cho gầu xúc vật liệu được thực hiện bằng hai phương pháp:
Phương pháp 1: Hạ gầu xuống đống vật liệu,cho máy tịnh tiến,lúc đầu gầu cắm
vào đống vật liệu, nhờ lực đẩy của máy gầu cắm sâu vào đống vật liệu,sau đó nâng gầu
lên vật liệu sẽ được chất đầy trong gầu.
Phương pháp 2: Hạ gầu xuống đống vật liệu,cho máy tịnh tiến cắm vào đống vật

liệu với chiều sâu không lớn, sau đó vừa nâng gầu lên vừa cho di chuyển máy chậm về
phía trước,gầu sẽ được chất đầy vật liệu từ từ.
Theo phương pháp hai đạt hiệu quả cao hơn, vì khi gặp vật liệu cục không thể
đưa sâu gầu một lần vào đống vật liệu được,do lực cắm lưỡi gầu lớn, bộ phận di
chuyển máy sẽ bị trượt. Do đó gầu được đưa vào đống vật liệu cục phải từng nấc sẽ
thuận lợi hơn, giảm được lực cản. Theo phương pháp hai sẽ tiết kiệm năng lượng hơn
so với phương pháp một, nhưng năng suất thấp hơn.


8
Mức độ cắm gầu vào đống vật liệu phụ thuộc vào vị trí của tay gầu, tầm quay
càng đặt cao, chiều sâu cắm được gầu vào đống vật liệu càng nhỏ.
Tốc độ gầu khi xúc vật liệu nằm trong giới hạn từ(1-1,5)m/s. Chiều cao nâng gầu
phải đảm bảo cho gầu có thể đổ được vào thùng xe ôtô hoặc phễu chứa vật liệu.
Nếu sức nâng của gầu(1,25-5)tấn thì chiều cao nâng gầu là(2,8-3,6)m. Tốc độ di
chuyển của máy bốc xúc một gầu chạy xích tương đương tốc độ di chuyển của máy
kéo bánh xích từ(3-8)km/h; khi lắp thêm hộp giảm tốc phụ thì có thể đến(8-12)km/h
với mục đích để đảm bảo lực đẩy lớn nhất so với lực bán di chuyển bánh xích trên nền.
Máy xúc lật một gầu bánh hơi, thường được trang bị bộ biến tốc thuỷ lực,đảm bảo tốc
độ di chuyển có thể thay đổi tốc độ vô cấp từ(0-40)km/h. Khối lượng riêng của máy
bốc xúc một gầu di chuyển bánh hơi thường(3-4)tấn trên một tấn sức nâng của gầu.
Công suất cần thiết của động cơ được xác định từ trọng lượng máy và tốc độ di
chuyển của máy, thường cứ(25-35)KW trên một tấn sức nâng của gầu.
1.2.2.Công dụng, phân loại và phạm vi sử dụng của máy xúc lật
a. Công dụng

-

Máy xúc lật trong xây dựng được sử dụng để xếp dỡ, vận chuyển với cự ly
ngắn các loại vật liệu rời (cát đá sỏi), tơi hoặc dính, xúc các loại hàng rời, hàng

cục nhỏ.

-

Khai thác (đào và xúc) đất thuộc nhóm: I và IIvà đổ lên các thiết bị vận
chuyển.

-

Có thể vận chuyển các loại vật liệu trên trong cự ly đến 1 Km.

b. Phân loại
Các máy xúc lật tuy rất đa dạng về hình dáng nhưng có thể phân loại theo các
dạng sau:

- Theo thiết bị di chuyển:
+ Máy xúc lật di chuyển bánh xích.
+ Máy xúc lật di chuyển bánh lốp.


9
- Theo cách dỡ tải:
+ Máy xúc lật đổ trước
+ Máy xúc lật quay nửa vòng
c. Phạm vi sử dụng
Nó được sử dụng rộng rãi trong các mỏ đá, trong các xí nghiệp sản xuất vật liệu
xây dựng,trong các kho bãi chứa vật liệu xây dựng và trong các trạm sản xuất bê
tông tươi,bê tông Atphal...Ngoài ra máy bốc xúc còn được sử dụng vào một số
công việc khác tuỳ vào bộ công tác của từng máy mà ta có công dụng riêng.
1.2.3. Cấu tạo chung máy xúc lật

Hình 1.1. Cấu tạo chung máy xúc lật
1- Gầu xúc

6-Máy cơ sở

2-Thanh đẩy

7, 10-Hệ thống di chuyển

3-Xy lanh gầu

8-Khớp quay

4-Khung chính

9-Xy lanh nâng hạ khung chính.

5-Cabin điều khiển

• Đặc điểm máy bốc xúc bánh lốp:
- Sử dụng động cơ diezen, chế độ làm việc nặng của Caterpillas.


10
- Cabin tiện nghi, có tầm quan sát tốt, có cơ cấu điều khiển và nâng tự động.
- Vô lăng và chỗ ngồi giảm chấn có thể điều chỉnh được, bốn bánh có phanh đĩa
ngâm kín trong dầu.

- Truyền động biến mô tự động cho phép người lái có thể lựa chọn chế độ điều

khiển bằng tay hoặc tự động.

- Kiểm soát các chức năng làm việc của máy bằng máy tính. Có thể hiển thị báo
khi phanh bị mòn quá, có cơ cấu hành tinh giới hạn trượt.

- Hệ thống giảm chấn điều khiển lái tự động đóng, mở
- Có thể kiểm soát tải trọng.
1.2.4. Hình ảnh một số loại máy xúc lật

Hình 1.1. Máy xúc lật SDLG

Hình 1.2. Máy xúc lật caterpillar


11

Hình 1.3. Máy xúc lật kawasaki

Hình 1.4. Máy xúc lật KOMATSU


12
1.2. Giới thiệu hệ thống thủy lực
1.2.1. Khái niệm hệ thống truyền động thủy lực
Về bản chất, truyền động thuỷ lực là hệ thống thuỷ lực dùng để truyền năng lượng
bằng chất lỏng và biến đổi nó thành cơ năng ở đầu ra của hệ thống (năng lượng chuyển
động động cơ thuỷ lực) đồng thời thực hiện chức năng điều khiển và điều chỉnh tốc độ
của khâu ra.
Khái niệm “Truyền động thuỷ lực” thường đi đôi với khái niệm “Hệ thống thuỷ
lực” và được hiểu là tổ hợp các cơ cấu truyền năng lượng bằng cách sử dụng chất lỏng

vói áp suất cao. Trong một hệ thống thuỷ lực có thể có một hoặc nhiều động cơ thuỷ
lực và bơm thuỷ lực. Truyền động thuỷ lực bao gồm nguồn lưu lượng chất lỏng, phần
lớn là các loại bơm thuỷ lực; động cơ thuỷ lực chuyển động thẳng hoặc chuyển động
quay; cơ cấu điều khiển.
1.2.2. Đặc điểm hệ thống truyền động thủy lực
Hệ thống truyền động thủy lực là phương pháp truyền động được sử dụng rất phổ
biến và trở thành một trong những khuynh hướng phát triển của các loại máy xúc, đào.
Nhiệm vụ chính của hệ thống thủy lực là truyền năng lượng từ động cơ diezel đến
các cơ cấu khác nhau: gầu, motor di chuyển, motor quay toa. Động cơ diezel làm quay
bơm thủy lực, dòng dầu cao áp do bơm tạo ra sẽ di chuyển đến các xilanh, motor thủy
lực di chuyển hoặc motor quay toa. Để tạo ra dòng dầu thủy lực có áp suất cao, các hệ
thống thủy lực hiện nay chủ yếu sử dụng bơm piston thay thế bơm bánh răng và bơm
cánh gạt sử dụng trước đó. Các bơm piston có thể điều chỉnh được lưu lượng nên tiết
kiệm công suất, nâng cao hiệu suất của máy. Do áp suất trong hệ thống thủy lực rất
lớn, có những nơi áp suất lên đến 38 Mpa, do đó, các phần tử trong hệ thống thủy lực
đòi hỏi độ chính xác chế tạo rất cao. Các phần tử này chỉ làm việc hiệu quả khi kích
thước của cặn, bẩn không vượt quá 40 Micromet. Chính vì vậy, yêu cầu làm sạch dầu
là điều rất cần thiết.
Hệ thống thủy lực bị nhiễm bẩn có thể dẫn đến:
-Giảm hiệu suất làm việc của máy.
- Giảm tuổi thọ của các phần tử thủy lực.
Nguyên nhân chủ yếu làm bẩn dầu thủy lực:
- Sự thâm nhập của bụi bẩn (trong quá trình làm việc của máy hoặc trong những lần
bảo trì, sửa chữa nhân viên kỹ thuật không vệ sinh sạch sẽ các chi tiết trước khi lắp


13
ghép).
- Phần tử thủy lực bị bào mòn tạo ra các hạt kim loại.
- Cặn lẫn trong dầu thủy lực.

- Hệ thống lọc dầu không đảm bảo.
Để đảm bảo làm sạch dầu, các hệ thống thủy lực đều phải sử dụng những hệ thống
lọc khác nhau. Hai vị trí quan tíọng cần đặt hệ thống lọc là sau bơm và đường dầu hồi
về thùng chứa.
Hiện nay, hệ thống thủy lực đã ứng dụng điện, điện tử vào điều khiển thay thế cho
điều khiển bằng cơ học trước kia. Yì vậy, người lái có thể điều khiển nhẹ nhàng hơn,
nângcao độ chính xác và an toàn.
1.2.3. Ưu điểm của phương pháp truyền động thủy lực
Truyền động thuỷ lực được sử dụng tíong công nghiệp, đặc biệt là ngành chế tạo
máy và hàng không vũ trụ, đã thể hiện vai trò tích cực của nó trong sự phát triển của
kỹ thuật, bởi vì nó có những ưu điểm sau đây:
Kích thước và trọng lượng trên một đơn vị công suất nhỏ, hiệu suất lớn, độ tin cậy
cao, điều khiển đơn giản.
Động cơ thuỷ lực còn có tỷ số giữa mômen xoắn ở trục ra trên mômen quán tính
của rotor lớn. Nhờ có ưu điểm này mà thời gian đảo chiều và đạt tốc độ quay cực đại
của nó rất nhỏ (từ 0,03- 0,05s). Động cơ thuỷ lực quay có thể đảo chiều đến 500
lần/phút. Động cơ thuỷ lực chuyển động thẳng có thể đảo chiều đến 1000 lần/phút.
Bơm thuỷ lực cũng có tác động rất nhanh. Ví dụ bơm dùng trong hàng không có thể
đạt lưu lượng từ không đến cực đại trong khoảng 0,04s, và thòi gian giảm từ lưu lượng
cực đại về 0 trong khoảng 0,02s.
Ưu điểm của truyền động thuỷ lực còn được thể hiện ở việc điều khiển vô cấp tốc
độ trong dải rộng. Tỷ số truyền của truyền động thuỷ lực là tỷ số giữa số vòng quay
lớn nhất và số vòng quay nhỏ nhất trên trục của động cơ và có thể đạt tới 1000. Giới
hạn dưới của số vòng quay của phần lớn các loại động cơ thuỷ lực đạt tới 5 4-10
vòng/phút.
Ngoài ra, truyền động thuỷ lực rất đơn giản trong sử dụng và bảo quản. Tuổi thọ
của bơm và động cơ thuỷ lực thường đạt tới 20000h và lớn hơn. Do chất lỏng làm việc
trong truyền động thủy lực là dầu khoáng (hay còn gọi là nhớt, loại nhớt sử dụng phổ

14
biến hiện nay trong các máy xúc, đào là nhớt 10) nên có điều kiện bôi trơn tốt các chi
tiết và chuyển động êm hầu như không có tiếng ồn.
1.2.4. Nhược điểm của phương pháp truyền động thủy lực
Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng làm việc dể bị rò rĩ hoặc không khí
dễ bị lọt vào, làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn định của truyền động.
Vận tốc truyền động bị hạn chế vì phải đề phòng hiện tượng va đập thủy lực,tổn
thất cột áp, tổn thất công suất lớn và xâm thực
Để khắc phục một số nhược điểm của truyền động thủy lực, trên các máy xúc, đào
thủy lực người ta thường bố trí loại truyền động liên hợp như truyền động thủy - cơ.
Tuy vậy, toàn bộ quá trình truyền và bộ phận truyền động là thủy lực nên vẫn được gọi
là truyền động thủy lực.
1.3. Giới thiệu về máy xúc lật KOMATSU WA 450 - 3
Máy xúc lật KOMATSU WA 450 – 3 là một loại máy xây dựng cỡ lớn. Nó dùng
để bốc xúc và di dời vật liệu.
Với công suất của động cơ diesel 197 kW nó có thể bốc xúc và di dời một
lượng vật liệu lớn. Nó được trang bị bộ công tác có kết cầu vững chắc và gầu có dung
tích khá lớn 4,2m3.
Các thao tác của máy như nâng hạ bộ công tác, lật gầu, di chuyển đều sử dụng
phương pháp truyền động của lực.
1.3.1. Thông số kỹ thuật của máy
- Dung tích gầu: 4,2 m3
- Trọng lượng máy: 22385 kg
- Chiều cao đổ vật liệu: 4170 mm
- Kích thước bao: 8440 x 3170 x 3490 mm
- Bán kính vòng quay nhỏ nhất: 5820 mm
- Động cơ: KOMATSU SA6D125E-2-A
- Công suất: 263/2200 ps/rpm
- Momen xoắn cực đại: 980 lbt ft 1329 N.m

15
- Động cơ khởi động: 24V – 7,5kW
- Ác quy: 12V, 170 Ah
- Vận tốc di chuyển tiến/lùi: 34/36 km/h
1.3.2. Giới thiệu bộ công tác của máy
a. Kết cấu bộ công tác
1

2

3

4

5

6

7

Hình 1.5. Bộ công tác của máy
1. Răng gầu

5. Xylanh lật gầu

2. Gầu

6. Xylanh nâng hạ bộ công tác

3. Thanh đẩy
4. Khâu đẩy

7. Cần nâng


16
b.Sơ đồ mạch thủy lực cho bộ công tác
7

4
6
3
9

M

5

2

1

Hình 1.6. Sơ đồ thủy lực bộ công tác
1. Thùng dầu

6. Van tiết lưu

2. Động cơ lai bơm

7. Xylanh nâng bộ công tác

3. Bơm dầu thủy lực

8. Xylanh lật gầu

4. Lọc dầu

9. Van an toàn

5. Van phân phối

8


17

CHƯƠNG 2:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC
BỘ CÔNG TÁC MÁY XÚC LẬT KOMATSU WA 450
2.1.Thông số kỹ thuật của máy
- Dung tích gầu: 4,2 m3
- Trọng lượng: 22385 kg
+ Trọng lượng gầu: 2095 kg
+ Trọng lượng khâu đẩy: 415 kg
+ Trọng lượng cần nâng: 1440 kg
- Chiều cao đổ vật liệu: 4170 mm
- Kích thước bao: 8440 x 3170 x 3490 mm
- Bán kính vòng quay nhỏ nhất: 5820 mm
- Động cơ: KOMATSU

SA6D125E-2-A

- Công suất: 263/2200 ps/rpm
- Momen xoắn cực đại: 980 lbt ft 1329 N.m
- Động cơ khởi động: 24V – 7,5kW
- Ác quy: 12V, 170 Ah
- Vận tốc di chuyển tiến/lùi: 34/36 km/h
2.2. Bộ công tác của máy
2.2.1. Cấu tạo bộ công tác
Bộ công tác của máy xúc lật komatsu wa450 bao gồm có: Gầu, Khâu đẩy, Cần
nâng chúng được liên kết với nhau qua các chốt bản lề.
Để dẫn động bộ công tác thì người ta sử dụng các xylanh thủy lực gồm có: 1
xylanh lật gầu và 2 xylanh nâng cần.


18
1

2

3

4

5

6

7

Hình 1.5. Cấu tạo bộ công tác
1. Răng gầu

5. Xylanh lật gầu

2. Gầu

6. Xylanh nâng hạ bộ công tác

3. Thanh đẩy
4. Khâu đẩy

7. Cần nâng

2.2.2. Sơ đồ hệ thống thủy lực của bộ công tác

4
6
3
9

M

5

2

1

Hình 1.6. Sơ đồ thủy lực bộ công tác

1. Thùng dầu

6. Van tiết lưu

2. Động cơ lai bơm

7. Xylanh nâng bộ công tác

3. Bơm dầu thủy lực

8. Xylanh lật gầu

4. Lọc dầu

9. Van an toàn

5. Van phân phối
2.3.Tính toán các thông số của máy
2.3.1. Khối lượng toàn bộ gầu và vật liệu trong gầu


19
a. Khối lượng gầu

Gg=2095
(kg)
b. Khối lượng vật liệu gầu mang được.

Gvl = q.gvl .kd

(kg)

Trong đó:
q = 4,2 m3 là dung tích gầu.

gvl

là trọng lượng riêng của vật liệu.

kd là hệ số điền đầy gầu của loại vật liệu.
Bảng hệ số đầy gầu.
Bảng 2.1. Hệ số đầy gầu
Tên vật liệu

Khối

lượng

riêng

γ

Kd

(T/m3).
Đất tơi

1,6

0,8÷0,9

Cát ẩm

1,7

0,75

Sỏi

1,8

0,6

Đá dăm

1,75

0,5

Đất lẫn đá

1,75

0,9

Chọn điều kiện làm việc nặng nhất là làm việc với “Đất lẫn đá” nên ta có khối
lượng vật liệu gầu mang được là:

Gvl = q.gvl .kd = 4,2.0,9.1,75 = 6,615

c. Tổng khối lượng của gầu và vật liệu.

(tấn)


20

Gg+d = Gg + Gd = 2,095 + 6,615 = 8,71
(tấn)
2.3.2. Khối lượng của khâu đẩy và cần nâng gầu
a. Khối lượng cần nâng gầu.

Gg=1440
(kg)
b. Khối lượng khâu đẩy

Gg=415
(kg).
2.4. Tính chọn xylanh nâng gầu
2.4.1. Lực tác dụng lên khâu đẩy
a. Trạng thái 1: Xylanh đẩy để lật gầu kéo đất lên
*Sơ đồ lực tác dụng lên thanh đẩy

P1

Pvl38° Pvl1

x1 = 400

xg+d=560

Pvl2

Pg+d

o
xvl2= 350

xvl1=1100
1250

Hình 2.1. Sơ đồ lực tác dụng lên thanh đẩy ở trạng thái 1
- Lực tác dụng từ tải trọng của gầu và vật liệu:

Pg+d = 87100
(N)
- Lực cản của vật liệu:

Pvl = 87100.0,8 = 69680

(N)


21

- Xét cân bằng tại O ta có:

P1.x1 = Pcd1.xcd1 + Pcd2.xcd2 + Pg+d.xg+d
Với:
+ x1 = 400mm

+ xcd1 = 1100 mm
+ xcd2 = 350 mm
+ xg+d = 560 mm
Ta có:

P1 =
P1 =

Pvl1.xvl1 + Pvl2.xvl2 + Pg+d.xg+d
x1
Pvl1.350 + Pvl2.1100 + Pg+d.560
450

P1 = 108637N
* Sơ đồ lực tác dụng lên khâu đẩy

Pxl

xxl = 400

xp1 = 550

M

P1
Hình 2.2. Lực tác dụng lên khâu đẩy ở trạng thái 1
- Xét cân bằng tại O ta có:

P1xp1 = Pxl .xxl
® Pxl =

P1.xp1
xxl

= 149375N

b. Trạng thái 2: Xylanh kéo để lật gầu đổ đất


22
* Sơ đồ lực tác dụng lên thanh đẩy

210
Pg+d

400

60
°

P(g+d)1

Q

Pxl

380
Hình 2.3. Lực tác dụng lên thanh đẩy ở trạng thái 2
- Lực tác dụng từ tải trọng của gầu và vật liệu:

Pg+d = 87100
(N)
- Xét cân bằng tại O ta có:

Pxl .xxl = P(g+d)1.x(g+d)1 - P(g+d)2.x(g+d)2
P
.x
- P(g+d)2.x(g+d)2
® Pxl = (g+d)1 (g+d)1
xxl
87100.cos30.210 - 87100.sin30.400
« Pxl =
380
« Pxl = 41487N
Với:
+ x1 = 400mm
+ xcd1 = 1100 mm
+ xcd2 = 350 mm
+ xg+d = 560 mm
* Sơ đồ lực tác dụng lên khâu đẩy


23

0
40

P

Pxl

Pxlx

0
5
5

Hình 2.4. Lực tác dụng lên khâu đẩy ở trạng thái 2
- Xét cân bằng tại P ta có:

Pxlxxxlx = Pxl .xxl

® Pxlx =

Pxl .xxl
41487.550
=
= 57045N
xxlx
400

2.4.2. Tính chọn xylanh

Hình 2.5. Sơ đồ tính toán xylanh
a. Trạng thái thứ 1:
Với lực đẩy của xy lanh là Pg=149,375 KN, với áp suất của hệ thống p =21
Mpa, ta tính được diện tích tiết diện A1 của xylanh là:

A1 =

Pg
p.h

=

149375
= 0,0075
21.106.0,95
(m2)

Trong đó:
Pg = 149375 N là lực đẩy của xylanh.
p = 21 Mpa là áp lực dầu.


24

h = 0,95
là hiệu suất làm việc của xylanh.

j = 1,25
Đường kính cần piston (với

):

j = 1,25 Û D = 5d
Mà ta có:

D2.p
A1 =

4
4A
®D=
= 97,7mm
p
D
® d=
= 43,7mm
5
a. Trạng thái thứ 2:
Với lực kéo của xy lanh là Pk=57,045 KN, với áp suất của hệ thống p =21 Mpa, ta
tính được diện tích tiết diện A1 của xylanh là:

A3 =

Pk
57045
=
= 0,0029
p.h 21.106.0,95
(m2)

Trong đó:
Pk = 57045 N là lực kéo của xylanh.
p = 25 Mpa là áp lực dầu.

h = 0,95
là hiệu suất làm việc của xylanh.

j = 1,25

Đường kính cần piston (với

):

j = 1,25 Û D = 5d
Mà ta có:

(D2 - d2).p
A3 =
4
A
® d=
= 30,38
p
® D = d. 5 = 67,9mm


25
Vậy với trạng thái thứ 1 thì ta cần kích thước của xylanh lớn hơn nên sẽ chọn xylanh
theo trạng thái lực thứ 1.
2.4.3. Tính hành trình piston

400

L
30°

48°

o

10°
Hình 2.6. Góc quay gầu khi làm việc
Khi làm việc thì gầu được nhấn sâu hơn mặt phẳng di chuyển 1 góc tương đương
10o và khi lật gầu múc đất lên thì gầu quay 1 góc 58o. Vậy hành trình piston của xylanh
lật gầu sẽ bằng độ dài của cung L với bánh kính quay r = 400mm.
Ta có độ dài cung L:
L
ϕ
=
2πr 2π

ϕ

- Với =30o ta có chiều dài cung L:
L
1
=
2π400 6
800π
→L=
= 418,8 (mm)
6

- Vậy ta chọn hành trình: S = 420 mm
Vậy ta chọn xylanh có kích thước (theo hình 2.7):
- Số hiệu: NFR6500500
- Đường kính xylanh: D = 100 mm