Thuyết minh thiết kế máy xúc lật dẫn động thủy lực_File bản vẽ liên hệ: namnuces@gmail.com

1

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

Kí
hiệu
N
P
G
Q
q
n

Tên gọi
Công suất làm việc của máy
Lực tác dụng lên máy xúc lật
Trọng lượng các thiết bị
Lưu lượng dầu trong ống
Lưu lượng riêng của bơm
Số vòng quay của bơm

Đơn vị
kW
kN
kN
lít/phút
cm3/vòng
vòng/phút

2

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng số
Bảng 1.1
Bảng 2.1
Bảng 5.1
Bảng 5.2

Nội dung
Đặc tính kỹ thuật của máy cơ sở
Kích thước hình học chọn sơ bộ
Khoảng cách an toàn ứng với điện áp định mức
Các hư hỏng thường gặp

Trang
15
16
56
71


3

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình số
Hình 1.1

Hình 1.2
Hình 1.3
Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 3.1
Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình 3.10
Hình 3.11
Hình 3.12
Hình 3.13
Hình 3.14

Nội dung
Máy xúc lật bánh lốp
Máy xúc lật bánh xích
Sơ đồ nguyên lý máy xúc lật bánh lốp
Sơ đồ lực tác dụng vào máy xúc lật
Sơ đồ ổn định của máy xúc lật khi làm việc
Sơ đồ ổn định của máy xúc lật khi lên dốc
Sơ đồ ổn định của máy xúc lật khi xuống dốc
Sơ đồ lực tác dụng lên gầu

Sơ đồ tính đai gầu
Sơ đồ đặt lực
Biểu đồ mômen
Biểu đồ nội lực moomen, lực cắt, lực dọc
Sơ đồ đặt lực lên tay cần
Biểu đồ moomen và lực cắt tay cần
Mặt cắt nguy hiểm tại khớp quay
Hình dạng tay cần
Sơ đồ đặt lực cần trường hợp 1
Biểu đồ mômen, lực cắt của cần trường hợp 1
Sơ đồ đặt lực cần trường hợp 2
Biểu đồ mômen, lực cắt của cần trường hợp 2
Mặt cắt nguy hiểm tại khớp quay

Trang
12
13
14
20
24
26
27
30
32
32
33
33
35
36
36

37
38
39
39
40
41


4

Hình 3.15
Hình 3.16

Sơ đồ tính toán thanh đẩy
Biểu đồ nội lực chốt gầu và cần

42
44

Hình 3.17
Hình 4.1

Biểu đồ nội lực chốt tay cần và xilanh tay cần

46

Sơ đồ nguyên lý thủy lực máy xúc lật

49

LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án tốt nghiệp là một trong những nội dung quan trọng đối với sinh viên sắp
tốt nghiệp. Ngoài mục đích kiểm tra sát hạch kiến thức lần cuối đối với sinh viên
trước khi ra trường, nó còn giúp cho bản thân mỗi sinh viên hệ thống lại toàn bộ
những kiến thức đã học qua 5 năm đại học. Tập dượt cho mỗi sinh viên làm quen
với thực tế sản xuất .Với ý nghĩa đó trong đề tài thiết kế của mình bản thân em đã
được giao đề tài : “Thiết kế máy xúc lật dẫn động thủy lực”. 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 với chính sách mở cửa của Đảng và Nhà nước, đất nước ta đang chuyển mình
phấn đấu từ một nước nông nghiệp 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 .
Là sinh viên của ngành Máy Xây Dựng của trường Đại học Xây dựng, đến nay
em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp là thiết kế máy xúc lật. Trong đồ án
em đã trình bày những hiểu biết về lựa chọn các thông số của máy xúc lật. Đồng
thời qua đồ án em còn đưa ra tính toán thiết kế thiết bị công tác phù hợp với điều
kiện cụ thể.
Mặc dù đã thực hiện một số đồ án môn học với những nhiệm vụ thiết kế khác
nhau có liên quan tới thực tế nhưng đây là đồ án tốt nghiệp cần kiến thức về nhiều
vấn đề khác nhau và kinh nghiệm thực tế, không thể tránh khỏi nhầm lẫn và thiếu
sót, vì vậy em rất mong các thầy cô giáo hướng dẫn thêm.
Em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo Th.S Vũ Anh Tuấn tận tình hướng dẫn em
trong quá trình thực hiện đồ án. Em xin cảm ơn các thầy cô đã giúp đỡ em !

Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2018
Sinh viên thực hiện


5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG.
1.1. Tổng quan chung về công tác đất và máy làm đất.
1.1.1. Quá trình phát triển của máy làm đất.
Công nghiệp chế tạo máy nói chung, máy làm đất nói riêng là nền công nghiệp
còn non trẻ và quá trình phát triển của nó đồng hành với quá trình phát triển của các
ngành khoa học và công nghiệp của loài người.
Bức tranh tổng thể của ngành chế tạo máy làm đất có thể chia thành các giai
đoạn chính:
A, Giai đoạn 1: Thế kỷ XVI đến thế kỷ XVIII
Xuất hiện những phương tiện cơ giới và cơ giới hoá đầu tiên dùng trong
khâu làm đất, động lực dùng trên các phương tiện cơ giới lúc đó chủ yếu là sức
người, sức ngựa và bước đầu dùng động cơ hơi nước. Loài người đã chế tạo và sử
dụng máy đào một gầu q = 0,75 m3 đầu tiên.
B, Giai đoạn 2: Thế kỷ XIX đến năm 1910
Trong giai đoạn này cùng với sự phát triển các công trình xây dựng lớn, nhất
là công trình xây dựng giao thông, giao thông đường sắt, xuất hiện máy đào một
gầu quay toàn vòng 3600 – chạy trên ray, cùng các loại máy làm đất khác.
C, Giai đoạn 3: Từ sau năm 1910
Khâu làm đất trong công tác xây dựng đã được tiến hành cơ giới hoá ở mức
độ ngày càng cao do xuất hiện nhiều loại máy làm đất như: Máy đào đất quay toàn
vòng 3600, di chuyển bằng bánh lốp, bánh xích kể cả máy đào di chuyển bằng thiết
bị tự bước. Đồng thời để đáp ứng khối lượng công tác đất ngày càng lớn trong xây
dựng cơ bản. Nền công nghiệp đã chế tạo nhiều loại máy làm đất có chức năng,
công dụng, kết cấu khác nhau.
Xu hướng phát triển máy làm đất trong giai đoạn này là nâng cao năng suất
làm việc, tăng vận tốc di chuyển máy và vận tốc làm việc, sử dụng vật liệu kim loại,
phi kim loại chất lượng cao để giảm khối lượng riêng của máy, nâng cao độ tin cậy
của các chi tiết máy, giảm thời gian bảo dưỡng trong quá trình sử dụng, hoàn thiện
các thiết bị động lực và truyền động cùng các hệ thống khác trên máy, chế tạo các

6

bộ công tác (thiết bị làm việc) thay thế để máy có thể làm việc ở các điều kiện, chế
độ khác nhau (tức là vạn năng hoá máy làm đất) nên năng suất làm việc của máy
ngày càng được nâng cao.
Trong những năm gần đây, khối lượng của một số máy làm đất giảm nhẹ đi
20 ÷ 30% nhưng công suất máy tăng lên đến 50 ÷ 80%. Công suất trang bị trên máy
tăng lên kéo theo hiệu suất làm việc của máy tăng lên. Cũng với việc không ngừng
cải tiến, hoàn thiện về nguyên lý, kết cấu, người ta còn sử dụng các bộ phận, các
máy cơ sở được chế tạo theo tiêu chuẩn, theo môdun để hoà nhập xu hướng thống
nhất hoá, tiêu chuẩn hoá và vạn năng hoá ngành sản xuất máy làm đất.
1.1.2. Ý nghĩa cơ giới hóa công tác đất.
Trong xây dựng cơ bản: xây dựng dân dụng, công nghiệp, xây dựng giao
thông, xây dựng thủy lợi...Đối tượng thi công trước tiên có khối lượng lớn, có thể
nói lớn nhất là công tác đất. Trong các công trình xây dựng, đất là đối tượng được
xử lý với các phương pháp, mục đích khác nhau nhưng có thể tập hợp theo các quy
trình công nghệ chính. Đào, khai thác, vận chuyển, đắp, san bằng và đầm chặt.
Cơ giới hoá công tác đất có ý nghĩa trọng yếu và đó là vấn đề cấp bách, cần
thiết do khối lượng công việc rất lớn, đòi hỏi nhiều nhân lực, lao động nặng nhọc,
ảnh hưởng đến tiến độ thi công và năng suất lao động nói chung.
Nhiệm vụ chủ yếu của cơ giới hoá là nâng cao năng suất lao động như V.I.
Lênin nói “ Năng suất lao động là điều kiện quan trọng và cơ bản nhất để xã hội
mới chiến thắng xã hội cũ”
Cơ giới hoá là biện pháp chủ yếu chứ không phải là biện pháp duy nhất
nhằm tăng năng suất lao động.
Năng suất lao động còn có thể tăng lên bằng cách hoàn chỉnh quy trình công
nghệ đã ổn định thì áp dụng cơ giới hoá tiến tới tự động hoá khâu làm đất là biện
pháp chủ yếu để tăng năng suất lao động. Do vậy, có thể rút ra một số ý nghĩa của
cơ giới hoá công tác đất:

- Cơ giới hoá là bước đầu tiên và là một trong những biện pháp chủ yếu để
tăng năng suất lao động trong khâu làm đất.
- Là biện pháp chính giảm nhẹ cường độ lao động cho công nhân.
Ngoài ý nghĩa trên, việc cơ giới hoá công tác đất còn góp phần:
- Nâng cao chất lượng công trình xây dựng.
- Giảm đáng kể diện hoạt động trên công trường.


7

Dễ dàng áp dụng tiêu chuẩn hoá, tiến hành công xưởng hoá các công đoạn
của quá trình sản xuất, góp phần thực hiện thành công chủ trương công
nghiệp hoá.
- Đồng thời áp dụng cơ giới hoá khâu làm đất còn tiền hành được các công
việc mà lao động thủ công không làm được hoặc khó làm được.
Cơ giới hoá khâu làm đất thường thực hiện bằng các hình thức sau:
- Máy và thiết bị cơ khí (Máy xúc, máy cạp, máy nỉ…)
- Máy và thiết bị thuỷ lực (Súng phun thuỷ lực, tầu hút bùn…)
- Chất nổ (mìn phá đá…)
- Dòng điện cao tần, siêu âm …(phá tan vỡ đất)
Cơ giới hoá khâu làm đất bằng máy và thiết bị cơ khí (phương pháp cơ học)
là phổ biến nhất vì tính phổ biến và phổ cập của nó, đồng thời năng lượng tiêu tốn
-

tính cho 1m3 đất rất nhỏ chỉ bằng khoảng 0,05 ÷ 0,3 kW.h.
Năng lượng tiêu tốn khi dùng phương pháp thuỷ lực cao hơn nhiều – khoảng
0,2 ÷ 2 kW.h, có khi còn cao hơn, như đối với đất chặt lên tới 3 ÷ 4 kW.h
Trên các công trình xây dựng, cơ giới hoá khâu làm đất bằng phương pháp
cơ học chiếm khoảng 80 ÷ 85%, bằng phương pháp thuỷ lực khoảng 7 ÷ 8% và
dùng chất nổ chỉ 1 ÷ 3%, còn lại là các phương pháp khác.

1.1.3. Phân loại máy làm đất.
Để phục vụ cho việc cơ giới hóa công tác đất, đá hiện nay trên thế giới cũng
như ở Việt Nam, người ta sử dụng nhiều oại máy khác nhau. Tuy nhiên nếu dựa vào
công dụng thì máy làm đất được chia thành các nhóm chính sau đây.
A, Nhóm máy đào – chuyển đất đá.
Máy đào – chuyển đất, đá được dùng để vừa đào vừa vận chuyển đất, đá ở cự
ly gần và rải đất, đá dăm như máy ủi, máy cạp, máy san..
B, Nhóm máy đào (xúc) đất, đá.
Nhóm máy này được sử dụng để đào (hoặc xúc đất đá, than, quặng...) đổ lên ô
tô vận chuyển đi nơi khác hoặc đổ thành đống tại nơi thi công. Do đó máy này
thường được dùng kết hợp với ô tô tự đổ thành tổ hợp máy thi công.
Máy đào (xúc) đất, đá có hai loại:
- Máy đào một gầu: Gầu nghịch, gầu thuận, gầu dây, gầu ngoạm...
- Máy đào nhiều gầu: Hệ xích, hệ roto.
Trong đó: Máy đào một gầu làm việc theo chu kỳ, Máy đào nhiều gầu làm
việc liên tục nên cho năng suất cao.


8

Tuy nhiên máy đào nhiều gầu có cấu tạo phức tạp, cồng kềnh, phải cần có
băng tải để vận chuyển đất đổ sang bên cạnh máy, giá thành máy cao, lại không có
tính đa năng nên trong thực tế hiện nay, máy đào nhiều gầu ít được sử dụng ở nước
ta cũng như trên thế giới.
Việc cơ giới hóa công tác đào (xúc) đất, đá được thực hiện chủ yếu bằng máy
đào (xúc) một gầu.
C, Nhóm máy đầm nén đất, đá, máy đóng cọc.
Nhóm máy này được dùng phổ biến trong thi công đường bộ, đường thành
phố (máy lu bánh cứng trơn, máy lu chân cừu, búa đóng cọc, máy khoan cọc nhồi..).
D, Nhóm máy làm công tác chuẩn bị mặt bằng thi công.

Gồm có: Máy chặt cây, nhổ gốc cây, xới đất, bóc lớp đất thực vật.
1.2. Tổng quan chung về máy xúc lật.
1.2.1. Sơ lược về máy xúc lật.
Máy xúc lật một gầu 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 xúc lật 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 xúc
lật một gầu có các loại: loại dỡ 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 45 -60 . 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 xúc lật 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.


9

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 lật 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.
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 xúc lật 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 (812) 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 xúc lật một gầu di chuyển bánh hơi thường (3-4)Tấn trên một
tấn sức nâng của gầu.
1.2.2. Công dụng và phạm vi sử 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


10

nhỏ, khai thác (đào và xúc) đất thuộc nhóm cấp I, cấp II và đổ lên các thiết bị vận
chuyển. Có thể vận chuyển các loại vật liệu trên trong cự ly đến 1 km.
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 Asphalt...Ngoài ra máy xúc lật 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. Phân loại máy xúc lật.
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.
•
Theo cách dỡ tải:
+ Máy xúc lật dỡ tải phía trước máy.
+ Máy xúc lật dỡ tải hai bên sườn.
+ Máy xúc lật dỡ tải ra phía sau.
• Theo dung tích gầu xúc.
+ Máy xúc lật cỡ nhỏ q ≤ 1 m3
+ Máy xúc lật cỡ trung bình q = 1....4 m3
+ Máy xúc lật cỡ lớn q > 4 m3
• Theo công dụng.
+ Máy xúc lật thông dụng
+ Máy xúc lật chuyên dùng

1.3. Phân tích lựa, chọn phương án thiết kế.
1.3.1.Các phương án lựa chọn.
Ngày nay máy xúc lật được sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực thi công máy xây
dựng cơ bản. Để thiết kế một máy xúc lật có thể có nhiều phương án, mỗi phương

án thiết kế được căn cứ trên tính chất, điều kiện làm việc của máy và yêu cầu về
hiệu quả kinh tế trong quá trình thi công và một số yếu tố khác nữa:
a) Căn cứ theo điều kiện làm việc và tính chất công việc của máy xúc lật ta có
thể đưa ra phạm vi hoạt động để thiết kế máy như sau:
- Thiết kế máy xúc lật làm việc tại trạm trộn nhựa Asphalt hoặc bê tông xi
măng. Với điều kiện làm việc ổn định về chu kỳ tải trọng nâng, thành phần vật
liệu...có tính chất chuyên dùng cao.


11

- Thiết kế máy xúc lật làm việc tại các công trường xây dựng cơ bản như
đường xá, đập, thuỷ điện...với điều kiện làm việc nặng nhọc và kém ổn định như
chu kì làm việc dài, tải trọng nâng đổ lớn, thành phần vật liệu phức tạp có tính chất
chuyên dùng hơn.
- Thiết kế máy xúc lật làm việc tại các đô thị được dùng để làm các công việc
vệ sinh đô thị với điều kiện làm việc đơn giản nhẹ nhàng như: tải trọng nâng đổ
nhỏ, tính chất công việc đơn giản. Do đó phương án này thường là thiết kế máy xúc
lật bánh lốp mini và có tính vạn năng cao, thường máy được gắn thêm bộ công tác
gầu đào ở phía sau.
b) Căn cứ theo điều kiện và thực tế ta có 2 phương án sau.
• Máy xúc lật di chuyển bánh lốp.

Hình 1.1 Máy xúc lật bánh lốp
- Ưu điểm.
+ Chúng có thể di chuyển một quãng đường dài dễ dàng, nhanh chóng, tính cơ

động cao khi có thể di chuyển nhiều với quãng đường dài và tốc độ đạt từ
30-40km/h.
+ Trong quá trình làm việc khá êm, không có tiếng kêu hay bất cứ điều gì đáng

tiếc. Vì vậy chúng còn được cho thuê để làm việc theo ca, theo giờ.
+ Nhờ khả năng di chuyển tốt mà quá trình vận chuyển cũng như chi phí dành
cho việc này tiết kiệm đáng kể.
- Nhược điểm
+ Khó di chuyển (trong địa hình mấp mô), làm việc trong môi trường có nhiều
bùn đất.


12

+ Chi phí bảo dưỡng, sữa chữa tốn kém
+ Giá thuê, mua khá cao
• Máy xúc lật di chuyển bánh xích.

Hình 1.2 Máy xúc lật bánh xích
- Ưu điểm.
+ Máy xúc bánh xích khá thông dụng, chúng có thể làm được nhiều việc

trên nhiều dạng địa hình khác nhau như: Phá dỡ công trình, san lấp mặt
bằng, khai thác khoáng sản…
+ Khả năng làm việc ổn định, bền bỉ và có thể làm việc trong thời gian dài
+ Dễ dàng di chuyển trên các dạng địa hình khác nhau
+ Kích cỡ phong phú thích hợp với mọi nhu cầu
- Nhược điểm.
+ Khả năng di chuyển trong quãng đường dài kém, thường mất quá nhiều thời
gian, chi phí để vận chuyển máy cao.
+ Trọng lượng lớn
+ Kết cấu phức tạp, cồng kềnh.
1.3.2. Lựa chọn phương án.
Căn cứ vào thực tế, các phương án đã nêu ở trên và tình hình sử dụng máy xúc

lật ở nước ta hiện nay, máy xúc lật chủ yếu được sử dụng rộng rãi nhất và nhiều
nhất ở các trạm trộn bê tông xi măng, bê tông nhựa atphan và các mỏ khai thác và
có sử dụng bánh lốp nhiều vì ưu điểm của nó. Do vậy, trong phạm vi đề tài thiết kế
này em xin được trình bày các bước thiết kế máy bốc xúc theo phương án là máy
xúc lật bánh lốp làm việc trong trạm trộn bê tông Asphalt và trong trạm trộn bê tông
nhựa nóng.


13

1.3.3. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của máy xúc lật bánh lốp.
• Sơ đồ nguyên lý:
7
5

6

8

4
3
1

2

9

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý máy xúc lật bánh lốp.
1.Gầu xúc; 2. Thanh liên kết giữa gầu xúc và tay cần; 3. Cần; 4. Tay cần; 5. Xilanh
điều khiển tay cần; 6. Xilanh nâng hạ cần; 7. Cabin; 8. Động cơ; 9. Bánh lốp

Nguyên lý làm việc:

•

Ÿ Đặc điểm làm việc :
Máy làm việc cao hơn mặt bằng đứng của máy
Làm việc ở nền vật liệu cấp I và cấp II
Vật liệu xả qua miệng gầu
Máy làm việc theo chu kỳ
Ÿ Nguyên lý làm việc :
Đưa máy tới vị trí làm việc, hạ gầu tiếp xúc với nền vật liệu. Dùng xilanh 5
điều khiển tay cần và gầu ở vị trí phù hợp với đối tượng làm việc. Cho máy di
chuyển với vận tốc xúc vật liệu, gầu tiến hành xúc vật liệu vào gầu. Gần cuối quá
trình xúc, dùng xilanh 5 điều khiển tay cần và gầu sao cho khi nâng gầu lên thì vật
liệu không bị rơi ra ngoài. Nâng gầu (nâng cần) nhờ xilanh 6. Đưa máy về vị trí xả
vật liệu bằng cách tiến hoặc lùi máy. Vật liệu xả thành đống hoặc xả trực tiếp vào
thiết bị vận chuyển. Hết một chu kỳ làm việc.
1.4. Giới thiệu máy cơ sở.
Với nhiệm vụ thiết kế là máy xúc lật bánh lốp, chọn máy cơ sở là loại máy
KOMATSU_WA 200 của Nhật Bản chế tạo. Có thể làm việc với vật liệu cấp I và
cấp II. Có kích thước cơ bản sau.
+
+
+
+


14

Bảng 1.1 Đặc tính kỹ thuật của máy.
Các thông số về gầu xúc:
- Dung tích gầu tiêu chuẩn, m3
- Chiều rộng gầu, mm
Trọng lượng sử dụng của máy, T
Kích thước máy khi vận chuyển, mm
- Chiều dài máy xúc lật
- Chiều rộng máy cơ sở (không kể gầu)
- Chiều rộng máy cơ sở (có kể gầu)
- Chiều cao máy xúc lật
Khe sáng gầm máy, mm
Các thông số làm việc của gầu, mm
- Chiều cao đổ tải lớn nhất
- Tầm với xa nhất so với mép trước của máy
Động cơ chính của máy
- Công suất động cơ, kW
- Tốc độ quay trục động cơ, vg/ph
- Thể tích buồng đốt của xilanh, cm3
Hệ thống thủy lực
- Lưu lượng do bơm tạo ra, l/ph
- Áp suất dầu trong hệ thống, MPa
Tốc độ di chuyển lớn nhất, km/h
Các tốc độ di chuyển của máy theo hộp số, km/h
Kiểu lốp bánh xe di chuyển

1,7
2550
9,92
6895
2450

2550
3180
495
2830
925
95
2000
5880
156
20,6
34,5
4- 13
20- 34,5
17.5- 25
12PR

CHƯƠNG 2:TÍNH TOÁN CHUNG.
2.1. Xác định, lựa chọn thông số cơ bản của máy.
Chọn các thông số cơ bản dựa vào quy luật đồng dạng so với máy cơ sở theo
công thức của N.G.Dômbrôvski:
(2.1)
Trong đó: Chỉ số 1 của máy cơ sở, chỉ số 2 của máy thiết kế


15

A : Thông số các kích thước, m
G : Thông số về khối lượng, tấn
N : Thông số về công suất, mã lực
q : Thông số về dung tích gầu, m3

t : Thông số về thời gian chu kỳ làm việc của máy, s
v : Thông số về vận tốc, m/s
2.2.1. Chọn sơ bộ các thông số hình học.
Dựa vào dung tích hình học của gầu
theo công thức sau:

, m3, chọn sơ bộ các thông số khác

(m)

(2.2)

Trong đó: A: Thông số các kích thước (m)
: Thông số về dung tích hình học của gầu (m3)
- Hệ số tỷ lệ, (B2.1/TL[1])
Bảng 2.1: Kích thước hình học chọn sơ bộ
Các thông số kích thước (m)

Ký hiệu
Rđ
Rx
Hđ
Hx
Lc
Ltc
Lg
Bg

Bán kính xúc lớn nhất
Bán kính xả lớn nhất

Chiều cao xúc lớn nhất
Chiều cao xả lớn nhất
Chiều dài cần
Chiều dài tay cần
Chiều dài gầu
Chiều rộng gầu

Hệ số
9,12
7,96
7,75
5,35
6,88
5,00
1,26-1,34
1,05-1,22

Giá trị sơ bộ Giá trị chọn
10,31
9,07
8,83
6,09
7,84
5,7
1,43-1,52
1,2-1,4

10
9
8,8

6
7,8
5,7
1,5
1,3

2.1.1. Chọn sơ bộ thông số trọng lượng các cụm cơ bản.
Tổng trọng lượng của máy (gồm máy cơ sở và các bộ phận công tác: Cần xúc
dài 2650 mm, tay cần dài 1200 mm, dầu bôi trơn, nước làm mát, thùng đầy nhiên
liệu, thợ vận hành và các thiết bị tiêu chuẩn, loại lốp 17.5 – 25) là
Bộ phận công tác chiếm (16 -20)% toàn bộ trọng lượng máy, ta lấy 20%
Vậy

(kN)

Do đó trọng lượng của máy cơ sở

(kN)

(kN)


16

Từ công thức (2.1) ta có trọng lượng bộ phận công tác của máy thiết kế
(kN)
Vậy tổng trọng lượng của máy thiết kế với dung tích gầu q=1,5 m3 cũng tương
đương với trọng lượng của máy cơ sở:
2.1.2. Thông số cơ bản của gầu.

(kN)

m3, ta chọn sơ bộ các thông

Dựa vào kích thước của gầu có dung tích
số kích thước gầu thiết kế có dung tích
- Chiều sâu gầu:

(mm)

Chọn
- Chiều dài gầu:

- Chiều rộng gầu:

chọn

, mm
(mm)

Chọn

•

m3 như sau:

, mm
(mm)

mm.

- Trọng lượng gầu thiết kế:

(kg)


17

(kN).
2.1.3. Thông số cơ bản cần xúc.
Dựa vào phương pháp nội suy, ta chọn sơ bộ kích thước tay cần như sau:
- Chiều cao cần:

mm

Chọn

(mm)

- Chiều dài cần:

(mm)

Chọn

(mm)

- Chiều rộng cần:

(mm)

Chọn
(mm)
Sau khi thiết kế cần xúc, ta tính được trọng lượng cần xúc:
(kg) = 5,73 (kN)


18

2.1.4. Thông số cơ bản tay cần.
Dựa vào phương pháp nội suy, ta chọn sơ bộ kích thước cần như sau:
- Chiều dài tay cần:

(mm)

Chọn

(mm)

- Chiều cao tay cần:

(mm)

Chọn

(mm)

- Chiều rộng tay cần:

Chọn

Trọng lượng tay cần tính được sau thiết kế :

(mm)

(mm)

(kg) = 0,88 (kN)
Ta tính lại khối lượng thiết bị làm việc của máy :


19

(kN)
Từ đó ta có:
(kN).
2.2. Tính toán các lực tác dụng lên các cơ cấu của thiết bị làm việc.
2.2.1. Tính lực cản tiếp tuyến

và tính lực cản pháp tuyến

.

a. Tính lực cản tiếp tuyến

Theo công thức N.G.Dombroski, ta có lực cản cắt đất được tính theo công
thức sau :
(kN)
(2.3)
Trong đó : k1- Là hệ số cản đào riêng, với đất cấp I, k1 = 1,6 – 1,8 N/cm2,
Chọn k1 = 1,8 N/cm2 = 18 kN/m2, (B1.9/TL[1])

z, br- Là số răng gầu và chiều rộng răng gầu.(Chọn gầu không có
răng nên z, br không có trong công thức)
hmax- Là chiều dày phoi cắt lớn nhất, được tính theo công thức:
(m)
Trong đó: q - Là dung tích gầu, theo yêu cầu thiết kế q = 1,5 m3
Bg- Là chiều rộng của gầu,
(m)
kt - Là hệ số tơi của đất, với đất cấp I, kt = 1,1-1,3
Chọn kt= 1,2, (B1.1/TL [1])
Hd - Là chiều sâu xúc lớn nhất , Hd = 2,7 m. (thực tế)
Thay số vào ta có:
Vậy lực cản đào tiếp tuyến:

,m

(kN)
b. Tính lực cản pháp tuyến

(kN)
Trong đó:
P01 - Lực cản đào tiếp tuyến

(2.4)


20

- Hệ số phụ thuộc vào cấp đất và tình trạng dao cắt. Có thể chọn từ
0,15 – 0,45. Chọn
Vậy lực cản đào đất theo phương pháp tuyến:

(kN)
2.2.2. Xác định lực tác dụng lên các cơ cấu.
2.2.2.1. Xác định lực tác dụng lên xilanh tay cần.

Ptc

O1
O3

Pc

O2

P02

Ptc'
O4

P01

Gtc

Gc

Gg +d

Hình 2.1 Sơ đồ lực tác dụng vào máy xúc lật
Trường hợp gầu xúc vừa cắt một lớp vật liệu vừa quay gầu đối với khớp
.
Ta có thể viết phương trình mô men của các lực tác dụng vào gầu và thanh đẩy như

sau:
(kN)
Trong đó:

- Lực cản cắt tiếp tuyến,

kN

- Lực cản cắt pháp tuyến,
,

,

,
m.

(2.5)

kN

- Khoảng cách của các lực tương ứng đối với
m.

m.

- Trọng lượng gầu và vật liệu,

m.
, kN

21

Với

kN/m3 là trọng lượng

(kN). Trong đó: - Với đất cấp I

riêng của đất. Chọn

kN/m3 [B1.4/1]
-Hệ số tơi của đất.

(B1.4/TL[1])

-Hệ số đầy gầu,
Thay số vào ta có:

(B1.12/TL[1])
(kN).

(kN).
Thay số vào công thức (2.5) ta có:

(kN).
Phương trình mô mem đối với
(kN)
Trong đó: -

Là khoảng cách của các lực tương ứng với

Là khoảng cách của các lực tương ứng với
Thay số vào phương trình (2.6) ta có:

(2.6)
,

m.
,

m.


22

(kN).
2.2.2.2. Xác định lực tác dụng lên xilanh nâng cần.
Lực nâng cần được xác định khi gầu đã kết thúc quá trình xúc và gầu đầy vật
liệu. Xilanh tay cần cố định. Viết phương trình mô men của tất cả các lực tác dụng
lên hệ gầu xúc, tay cần và cần đối với khớp

, ta có:
(kN).

Trong đó:

- Trọng lượng gầu và vật liệu,
- Trọng lượng tay cần,
- Trọng lượng cần,

,

,

,

(2.7)
, kN

, kN
, kN

- Khoảng cách từ các lực tương ứng với

m,
m,
Thay số vào công thức (2.7) ta có:

m,

m

kN
2.2.3. Tính lực cản di chuyển của máy xúc lật di chuyển bánh lốp.
Thông thường các loại máy xúc một gầu di chuyển bánh lốp có lực cản nhỏ
hơn nhiều so với máy xúc di chuyển bằng xích.
Lực cản trong quá trình di chuyển bao gồm:
- Lực cản ma sát
- Lực cản do biến động nền đất
- Lực cản vòng

- Lực cản dốc
- Lực cản gió.


23

•

Xác định các lực cản thành phần:
+ Lực cản ma sát.

Trong đó:

kN

- Trọng lượng của máy,

(2.8)

, kN

- Hệ số cản cơ bản,
+ Lực cản do biến dạng nền đất.

, kN

(2.9)

Trong đó:

- Hệ số cản di chuyển,
, kN (B1.8/TL[1])
+ Lực cản vòng. Nhờ có cơ cấu vi sai của cơ cấu di chuyển bánh bằng lốp
nên lực cản vòng rất bé. Thực tế:
có thể bỏ qua lực cản này.
+ Lực cản dốc.

, kN. Nên trong tính toán

, kN.

(2.10)

Thường
+ Lực cản gió. Vì bé nên có thể bỏ qua.

Như vậy, tổng các lực cản di chuyển của máy xúc di chuyển bánh lốp sẽ là:
, kN

(2.11)

Thay số vào công thức (2.11) ta có:
kN
2.3. Tính chọn hoặc kiểm tra công suất động cơ.
2.3.1. Công suất cơ cấu co duỗi tay cần.
Công suất cơ cấu co duỗi tay cần tính theo công thức:
, kW
Trong đó:

(2.12)

- Là lực tác dụng lên xilanh nâng tay cần,
- Là vận tốc co duỗi tay cần, Chọn

,N
m/s

- Là hiệu suất cơ cấu co duỗi tay cần, Chọn
Thay giá trị các đại lượng vào công thức (2.12) ta có:
, kW
2.3.2. Công suất cơ cấu nâng hạ cần.


24

Công suất cơ cấu nâng hạ cần tính theo công thức:
, kW
Trong đó:

(2.13)

- Là lực tác dụng lên xilanh nâng cần,
- Là vận tốc co duỗi tay cần, Chọn

,N
m/s

- Là hiệu suất cơ cấu co duỗi tay cần, Chọn
Thay số vào công thức (2.13) ta có:
kW

2.3.3. Công suất cơ cấu di chuyển máy.
Tính công suất cơ cấu di chuyển máy tính theo công thức:
, kW
Trong đó:

- Là lực cản di chuyển,
- Là vận tốc di chuyển,

(2.14)
N
km/h = 1,67 m/s

- Là hiệu suất cơ cấu di chuyển, Chọn
Thay giá trị các đại lượng vào công thức (2.14) ta có:
, kW
Động cơ trên máy cơ sở là động cơ Komatsu SAA6D 102E-2 có công suất Nđc
= 95 kW. Động cơ này hoàn toàn đáp ứng yêu cầu đặt ra của các thiết bị công tác.
Dựa vào thông số các công suất tính toán được ta thấy máy chỉ có thể thực hiện
riêng rẽ từng công việc, không thể kết hợp các công việc với nhau.
2.4.Tính toán ổn định máy xúc lật .
2.4.1. Trường hợp máy xúc gặp chướng ngại vật trong khi làm việc.
Do trong phạm vi bài thiết kế này là xét máy xúc lật làm việc tại trạm trộn bê tông
xi măng nên ta cũng sẽ tính ổn định cho máy trong những điều kiện bất lợi nhất mà
máy có thể gặp phải trong khi làm việc.
Trường hợp tính toán:
- Máy làm việc trên mặt bằng không có độ dốc


25

- Trong quá trình xúc gặp chướng ngại vật cách mặt bằng đứng làm việc

của máy chừng 0,3m
- Lực P hướng song song với trục của máy và cách A một đoạn

O1
Pc max

P

Gtc
Gmcs
Gg

Gc
A

Hình 2.2. Sơ đồ tính độ ổn định của máy xúc lật khi làm việc.
Để xác định được lực cản của chướng ngại vật ta viết phương trình cân bằng
momen đối với điểm O1, ta có:

(2.15)
Trong đó:

- Trọng lượng cần,

, kN

- Trọng lượng tay cần,
- Trọng lượng gầu,

, kN
, kN

- Lực cản xúc khi gặp chướng ngại vật. Lực P được tính bằng cách
viết phương trình của phần thiết bị làm việc đối với khớp chân cần O1 khi xilanh
nâng cần hoặt động.
,

,

,
m,

,

- Khoảng cách của các lực tương ứng đến điểm O1
m,

m,

m,

- Lực lớn nhất trong xialanh nâng cần, kN

m