Thuyết minh đồ án Thiết kế máy đào gầu nghịch dẫn động thủy lực_Liên hệ namnucesgmail.com để lấy bản vẽ

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU
Cuộc cách mạng công nghiệp từ thế kỷ XVI có thể được coi là mốc khởi đầu cho sự
ra đời của ngành chế tạo máy. Cho đến nay chế tạo máy đã trở thành một ngành khoa
học chủ đạo, có những bước tiến vượt bậc và ngày càng phát triển nhanh chóng. Trong
mọi lĩnh vực con người đều có thể chế tạo ra máy móc và thiết bị để thay thế hoặc giảm
bớt thời gian và công sức lao động. Số lượng, chủng loại máy móc công cụ rất đa dạng,
phong phú và ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn nữa. Theo đó tất yếu cần phải có những
người có khả năng quản lý và sử dụng máy có hiệu quả, những người này cần có kiến
thức về cả kỹ thuật công tác và về chế tạo máy, đó là những cán bộ cơ giới.
Tại trường Đại học Xây dựng, ngành Máy Xây dựng mới được mở từ năm 1960
nhưng hứa hẹn nhiều tiềm năng. Người kỹ sư được trang bị các kiến thức về kỹ thuật xây
dựng, về kinh tế xây dựng, về chế tạo máy có thể quản lý và tổ chức sử dụng máy hiệu
quả nhất, có thể làm các công tác về nghiên cứu, về hướng dẫn cơ giới hoá, đáp ứng
được nhu cầu phát triển hiện nay.
Là sinh viên của ngành Máy Xây dựng của trường Đại học Xây dựng, đến nay em
đã hoàn thành nhiệm vụ là thiết kế đồ án máy đào gầu nghịch thủy lực bánh xích. Trong
đồ án em đã trình bày những hiểu biết về lựa chọn các thông số của máy đào gầu nghịch
thủy lực bánh xích. Đồng thời qua đồ án em còn đưa ra tính toán thiết kế thiết bị công tác
phù hợp với điều kiện cụ thể.
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu
sót.Rất mong thầy(cô) và cùng các bạn đóng góp ý kiến để đồ án được hoàn chỉnh.
Em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo TS.Lưu Đức Thạch tận tình hướng dẫn em
trong quá trình thực hiện đồ án. Em xin cảm ơn các thày cô đã giúp đỡ em!

Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2017
1


Sinh viên thực hiện

Nam
Nguyễn Hữu Nam

SỐ LIỆU VÀ NỘI DUNG TÍNH TOÁN
- SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
I.Đầu đề thiết kế : Thiết kế máy đào gầu nghịch
II.Các số liệu ban đầu:
1.Dung tích gầu q = 0,9 m3.
2.Cấp đất nơi máy làm việc : cấp IV
3.Máy cơ sở PC300 - 8
4.Dẫn động thủy lực.
- NỘI DUNG TÍNH TOÁN:
I. Phần tính toán chung:
1

Tính toán chung
a.Xác định sơ bộ các kích thước hình học của máy thiết kế
b.Tính lực đào đất
c.Xác định các lực tác dụng lên cơ cấu
d.Tính chọn hoặc kiểm tra công suất động cơ
2


e.Tính năng suất máy thiết kế
f .Tính cân bằng bàn quay,đối trọng và ổn định máy.
2 Tính toán riêng: Gầu
a. Tính lực tác dụng lên gầu
b. Tính bền và thiết kế gầu
CHƯƠNG I:TỔNG QUAN CHUNG VỀ MÁY THIẾT KẾ
1. Công dụng và phân loại máy đào một gầu

1.1 Công dụng của máy làm đất
Máy đào một gầu chủ yếu dùng để đào và khai thác đất, cát phục vụ công việc xây dựng
cơ sở hạ tầng trong các lĩnh vực: Xây dựng dân dụng và công nghiệp, khai thác mỏ, xây
dựng thủy lợi, xây dựng cầu đường…Cụ thể, nó có thể phục vụ các công việc sau:
- Trong xây dựng dân dụng và công nghiệp: Đào hố móng, đào rãnh thoát nước, đào rãnh
dùng để lắp đặt đường ống cấp thoát nước, đường điện ngầm, điện thoại, bốc xúc vật liệu
ở các bãi, kho chứa vật liệu. Ngoài ra có lúc làm việc thay cần trục khi lắp các ống thoát
nước hoặc thay các búa đóng cọc để thi công móng cọc, phục vụ thi công cọc nhồi…
- Trong xây dựng thủy lợi: Đào kênh, mương; nạo vét sông ngòi, bến cảng, ao, hồ, khai
thác đất để đắp đập, đắp đê…
- Trong xây dựng cầu đường: Đào móng, khai thác đất, cát để đắp đường; nạo, bạt sườn
đồi để tạo ta luy khi thi công đường sát sườn núi…
- Trong khai thác mỏ: Bóc lớp đất tẩm thực vật phía trên bề mặt đất; khai thác mỏ lộ thiên
(than, đất sét, cao lanh, đá sau nổ mìn…).
- Trong các lĩnh vực khác: Nhào trộn vật liệu trong các nhà máy hóa chất (phân lân, cao
su…).Khai thác đất cho các nhà máy gạch, sứ,…Tiếp liệu cho các trạm trộn bê tông,bê
tông asfalt…Bốc xếp vật liệu trong các ga tàu, bến cảng. Khai thác sỏi, cát ở lòng sông.
- Ngoài ra, máy cơ sở của máy xúc một gầu có thể lắp các thiết bị thi công khác ngoài
thiết bị gầu xúc như: cầu trục, búa đóng cọc,thiết bị ấn bấc thấm…
1.2 Phân loại máy làm đất
- Phân loại theo thiết bị làm việc
+ Máy đào gầu thuận (gầu ngửa).
+ Máy đào gầu nghịch (gầu sấp).
3


+ Máy đào gầu dây (gầu quăng ).
+ Máy đào gầu ngoạm.
+ Máy đào gầu bào.
+ Máy xúc lật.

-

Theo hệ thống di chuyển:

+ Máy đào một gầu di chuyển bằng xích.
+ Máy đào một gầu di chuyển bằng bánh lốp.
+ Máy đào di một gầu chuyển bánh sắt chạy trên ray
+ Máy đào di một gầu chuyển bằng phao.
+ Máy đào di một gầu chuyển tự bước.
-

Theo dung tích gầu:

+ Loại nhỏ: q <1m3 : PC01( 0,008 m3 ).
+ Loại trung bình : q < 1,0…2,0 m3
+ Loại lớn : q > 2 m3 :PC8000-6 (42 m3 ).
-

Theo hệ thống dẫn động thiết bị làm việc:

+ Máy đào một gầu dẫn động cơ khí.
+ Máy đào một gầu dẫn động thủy lực.
-

Theo động cơ trang bị trên máy:

+ Máy đào một gầu trang bị một động cơ (dẫn động chung ).
+ Máy đào một gầu trang bị nhiều động cơ (dẫn động riêng ).
+ Máy đào một gầu trang bị tổ hợp: động cơ diesel, động cơ điện…
-

Theo công dụng:

+ Máy đào một gầu thông dụng.
+ Máy đào một gầu chuyên dùng.
2.Cấu tạo chung và ngyên lý làm việc của máy đào một gầu.
4


Máy cần thiết kế là máy đào gầu nghịch, dẫn động thủy lực. Kết cấu của máy xúc
gầu nghịch dẫn động thủy lực gồm 2 phần chính là phần máy cơ sở và phần thiết bị công
tác:

10

9

11

8

13
4

12

III

1

2

6

5

3

7

II
I

Hình 1.1:Sơ đồ nguyên lý làm việc
1.Cơ cấu di chuyển ; 2.Cơ cấu quay ; 3.Bàn quay ; 4.Xilanh nâng hạ cần ; 5.Gầu ;
6.Xilanh đóng mở gầu ; 7.Tay cần ; 8.Xilanh co duỗi tay cần ; 9.Cần ; 10.Cabin ; 11.Động
cơ ; 12.Đối trọng ;13 Đòn gánh
-

Đặc điểm làm việc:

+ Máy làm việc ở nơi thấp hơn hoặc cao hơn mặt bằng đứng của máy.
+ Làm việc ở nền đất cấp IV.
+ Đất xả qua miệng gầu.
+ Máy làm việc trên từng chỗ đứng.
+ Máy làm việc theo chu kì.
-

Nguyên lý làm việc : Trong 1 chu kỳ làm việc của máy

5


Đưa máy tới vị trí làm việc nhờ động cơ (11) ,đồng thời di chuyển ,cơ cấu quay(2) và
cụm cơ cấu di chuyển(1).Hạ gầu xuống vị trí làm việc(I) nhờ điều khiển xi lanh số (4) để
điều chỉnh cần (9)và đồng thời điều khiển xi lanh để điều chỉnh tay cần (7) tới vị trí đào
đất. Khi tới tầm đào điều khiển xi lanh số (6) để điều chỉnh gầu (5) để thực hiện cắt đất ở
từng vị trí khác nhau , chiều dày cắt đất phụ thuộc vào điều khiển các xi lanh hoặc sự di
chuyển của máy cơ sở , khi đất đã tích đầy gầu ta thực hiện điều chỉnh các xi lanh để
nâng gầu tới vị trí xả đất ( đất có thể xả thành đống hoặc vào thiết bị vận chuyển ) , tiếp
theo quay máy về vị trí làm việc khi quay máy thực hiện điều chỉnh xi lanh để tiết kiệm 1
chu kỳ làm việc .
3. Giới thiệu máy cơ sở.
Với nhiệm vụ thiết kế là máy đào gầu nghịch dẫn động thủy lực có dung tích gầu q=
0,9 m3, chọn máy cơ sở là loại máy PC300 - 8 của hãng Komatsu – Nhật Bản có thể làm
việc trên nền đất cấp IV. Máy cơ sở là loại máy PC300 - 8 của hãng Komatsu Nhật Bản có
cơ cấu di chuyển bánh xích, công suất động cơ là 184kW (246HP). Có các thông số hình
học sau:

BẢNG 1: Kích thước máy cơ sở (Đơn vị: mm)

A
B
C
D
E
F
G
H
I

J
K

Chiều dài tay cần

2220

Độ dài tổng thể
Độ dài tiếp đất (vận chuyển)
Độ cao tổng thể( tới đỉnh cần)
Độ rộng tổng thể
Độ cao tổng thể tới đỉnh cabin
Độ sáng gần, đối trọng
Độ sáng gầm tối thiểu
Bán kính quay đuôi xe
Độ dài tiếp đất của xích
Độ dài xích
Khoảng cách xích

11300
7320
3480
3190
3145
1185
500
3450
3700
4625
2590

6


L
M
N
O
P
Q

Độ rộng đường chạy của xích
Độ rộng guốc xích
Độ cao vấu xích
Độ cao buồng máy
Độ rộng buồng máy
Khoảng cách từ tâm quay tới cuối xe

3190
600
36
2585
3090
3405

Công suất động cơ: 184kW (246 HP ).
Tốc độ di chuyển:-số cao:5.5km/h
-số thấp:3.2km/h
Tốc độ quay: 9,5 vòng/phút.
Với máy cơ sở đã chọn, ta bắt đầu đi chọn các thông số cơ bản của máy, từ đó ta bắt đầu

tính các lực làm việc của máy. Phần này xin giới thiệu tại chương 2.

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
-

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)

7


2.1.1. Chọn sơ bộ các thông số hình học.
Dựa vào dung tích hình học của gầu q=0,9 [m3], chọn sơ bộ các thông số khác theo công
thức sau:
3

q

A = kq.

3

0, 9

= kq.

= 0,9655kq (m)

(2.2)

Trong đó:
-

A - Thông số các kích thước (m)
q

- Thông số về dung tích hình học của gầu (m3)

-

kq
-

- Hệ số tỷ lệ , tra theo bảng 2.1- [1]trang 19
BẢNG 2.1: Kích thước hình học chọn sơ bộ

Các thông số kích thước (m)
Bán kính đào đất lớn nhất
Bán kính xả đất lớn nhất
Chiều cao đào lớn nhất
Chiều cao xả lớn nhất
Chiều dài cần
Chiều dài tay cần
Chiều dài gầu
Chiều rộng gầu

Ký hiệu
Rđ
Rx
Hđ
Hx
Lc
Ltc
Lg
Bg

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

Giá trị sơ bộ
8,81
7,69
7,48
5,17
6,64
4,83
1,22-1,29
1,01-1,18

Giá trị chọn
8,8
7,7
7,5
5,2
6,65
4,8
1,25
1,1

2.1.2 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 dài 6470 mm,
tay cần dài 3185mm, gầu có dung tích 1,4m3, dầu bôi trơn, nước làm mát, thùng đầy
nhiên liệu, thợ vận hành và các thiết bị tiêu chuẩn,loại xích 600 mm) là G=311000 (N) =
311 (kN)
-Lấy sơ bộ khối lượng máy cơ sở Gcs=0,8Gm
Từ công thức 2.1 ta có Gm2=Gm1. =311. =200(kN)
Vậy Gcs=0,8Gm=0,8.200=160(kN)
BẢNG 2.2:Chọn sơ bộ phân bố trọng lượng.
Tên các bộ phận chính
Bộ phận công tác của máy đào gầu

Tỷ lệ (%)

Trọng lượng (kN)

Chọn sơ bộ

16-20

32-40

35

8


nghịch:
Gầu và đòn gánh

3,5-4,5

7-9

8

Tay cần

3,0-4,0

6-8

7

Cần

7,0-8,0

14-16

15

Xi lanh điều khiển gầu

0,3-0,5

0,6-1

1

Xi lanh co duỗi tay cần

0,8-1,0

1,6-2

2

Xi lanh nâng hạ cần

1,2-1,5

2,4-3

3

Bàn quay và các cơ cấu:

36-39

72-78

75

Động cơ và khung máy

6,0-7,0

12-14

13

Thiết bị thủy lực và thiết bị phụ

6,0-10,0

12-20

20

Cơ cấu quay

1,0-3,0

2-6

6

10,0-16,0

20-32

30

Bộ phận điều khiển

0,5-1,0

1-2

2

Vỏ máy

2,0-2,5

4-5

5

Đối trọng

0-1,0

0-2

2

Phần di chuyển:

38-42

76-84

80

Vòng ổ quay

1,0-1,8

2-3,6

3

Khung dưới và vòng bánh răng

7,0-10,0

14-20

19

Ngõng trục trung tâm

0,6-0,8

1,2-1,6

1,5

Cơ cấu di chuyển

3,0-5,0

6-10

10

Khung xích

6,5-7,0

13-14

13

Bánh chủ động, bánh bị động, bánh tì

5,0-10,0

10-20

15

Dải xích

8,0-10,0

16-20

20

Bàn quay

2.1.3. Gầu.
Dựa vào kích thước của gầu có dung tích
kích thước gầu thiết kế có dung tích

= 1,4 m3, ta chọn sơ bộ các thông số

= 0,9 m3 như sau:

-

Chiều sâu gầu: Hg = =748,26 chọn Hg = 750mm

-

Chiều dài gầu: Lg = = 1227,25 (mm) chọn Lg = 1230mm

-

Chiều rộng gầu: Bg = = 1156,49 (mm) chọn Bg =1156 mm
9


-

Chiều rộng răng gầu: br = = 88,4 (mm) chọn br = 90 mm.

-

Trọng lượng gầu thiết kế:
Gg = 1099. =706,5( kg) Chọn Gg=7,07(kN)

2.1.4. Tay cần.
Dựa vào phương pháp nội suy, ta chọn sơ bộ kích thước tay cần như sau:
-

Chiều cao tay cần: Htc= = 623,9 (mm) chọn Htc =625(mm)

-

Chiều dài tay cần: Ltc = = 3847,49 (mm) chọn Ltc = 3850 (mm)

-

Chiều rộng tay cần: Btc = = 405,62 (mm) chọn Btc = 410 (mm)

Sau khi thiết kế tay cần,ta tính được trọng lượng tay cần: Gtc = 1142. = 735 (kg) = 7,35
(KN)
2.1.5. Cần.
Dựa vào phương pháp nội suy, ta chọn sơ bộ kích thước cần như sau:
-

Chiều dài cần: Lc = = 5928,24 (mm) chọn Lc = 6300 (mm)

-

Chiều rộng cần: Bc == 405,62 (mm) chọn Bc = 410 (mm)
Trọng lượng cần tính được sau thiết kế :
Gc =2464. = 1584 (kg) = 15,84 (KN)
Ta tính lại khối lượng thiết bị làm việc của máy :
Gtb = Gc + Gtc + Gg = 15,84 + 7,35 + 7,07 = 30,26 (kN)

Từ đó ta có Gm = 200+30,26 = 230,26(kN).
2.2. Tính toán các lực tác dụng lên các cơ cấu của thiết bị làm việc.
2.2.1. Tính lực cản cắt đất P01 và P02.
2.2.1.1. Tính lực cản tiếp tuyến P01
Theo công thức N.G.Dombroski , ta có lực cản cắt đất được tính theo công thức sau :

P01 = hmax.b.
Trong đó :
k1 là hệ số cản đào riêng, với đất cấp IV, k1 = 22 - 36 N/cm2,
Chọn k1 = 25 N/cm2 =250 KN/m2 (bảng 1-9 tr13 –HD ĐA môn học máy làm đất)
10

(2.3)


b = br.n
+ n: là số răng gầu, Chọn theo máy cơ sở n = 5
+ br : là chiều rộng răng gầu, theo tính toán có br = 90 mm
b = br.n = 90.5 =450 (mm) =0,45 (m)
hmax : là chiều dày phoi cắt lớn nhất, được tính theo công thức:

Trong đó:

+ q : là dung tích gầu, theo yêu cầu thiết kế q = 0,9 m3
+ Bg : là chiều rộng của gầu, Bg = 1156 mm (chọn sơ bộ ở trên)
+ kt : là hệ số tơi của đất,với đất cấp IV, kt = 1,33-1,37;
Chọn kt= 1,35(bảng 1-4.tr12 –hướng dẫn ĐA môn học máy làm đất)
+ Hd : là chiều sâu đào lớn nhất , Hd = 6,4 m. hmax = = 0,09 (m)
Vậy lực cản đào tiếp tuyến:
=> P01 = hmax.b.k1 =0,09.0,45.250 = 10,2 (KN)
2.2.1.2. Tính lực cản pháp tuyến P02
P02 =.P01

(2.4)

Trong đó:

+ P01: lực cản đào tiếp tuyến
+:hệ số phụ thuộc vào cấp đất và tình trạng dao cắt.Chọn 0,4.(trang 24 HĐAMLAĐ)
Vậy lực cản đào đất theo phương pháp tuyến:
P02 =.P01 =0,4.10,2 = 4,08(KN)
2.3. Xác định lực tác dụng lên các cơ cấu.
2.3.1. Tính lực tác dụng lên xylanh co duỗi tay cần
Lực tác dụng lên tay cần lớn nhất ở cuối quá trình đào, tại thời điểm phoi cắt có chiều dày
lớn nhất, cánh tay đòn r4 là nhỏ nhất. đỉnh răng gầu cùng cao độ với khớp O2

11


5115
3850

Pc

2620

O1
P01
hmax

500

Gc
O3

O2

P02

462
Ptc

482

6400

3022
4262
Gg+d

Gtc

Hình 2.1:Sơ đồ lực tác dụng lên máy đào gầu nghịch dẫn động thuỷ lực
Viết phương trình cân bằng momen đối với khớp O2 của hệ gầu - tay cần:
∑M

02

= 0 ta có:

Suy ra: Ptc=
Trong đó: P01,P02 : lực cắt đất đã tính ở trên, P01= 10,2 kN, P02= 4,08 kN
=12,67 (kN)
+ Với đất cấp IV: = 19 – 20 KN/m3 là trọng lượng riêng của đất.
Chọn = 19 kN/m3(bảng 1-4 –HDĐAMLĐ)
+ Hệ số tơi của đất,.
+ : Hệ số làm đầy gầu,= 1.(bảng 1-12 tr 14- HDĐAMLĐ)

là trọng lượng gầu và đất = 7,07+ 12,67= 19,74 (kN)
: là trọng lượng tay cần,
r1 ,r2 ,r3 ,r4
r1

Gtc

= 7,35 kN

là các cánh tay đòn của các lực tương ứng như hình 2.1

=0,482m;

r2

= 3,022m;

r3

= 4,262 m;

r4

= 0,462 m ;
12

(2.5)


Thay vào ta được :=230,08 (kN).

2.3.2. Tính lực tác dụng lên xilanh nâng hạ cần
Lực tác dụng lên xylanh nâng cần được tính trong trường hợp gầu đã đầy đất sau khi
kết thúc quá trình đào. Nghĩa là P01, P02 đều bằng không. Viết phương trình cân bằng
momen đối với khớp O1 của hệ thiết bị làm việc (cần-tay cần-gầu) ta có:
∑M01 = 0 hay

0

(2.6)

Trong đó:
Gg+đ là trọng lượng gầu và đất, Gg+đ=19,74 kN

Gc

là trọng lượng cần, Gc= 15,84 kN

G tc

là trọng lượng tay cần,

r5 , r6 , r7 , r8
r5

Gtc

= 7,35 kN

là các cánh tay đòn của các lực tương ứng như hình 2.1
r6

r7

r8

= 2,62; = 3,85m; = 5,155m; =0,9 m

2.3.3. Tính lực tác dụng lên xilanh quay gầu.
Lực tác dụng lên xilanh quay gầu được xác định trong trường hợp gầu xúc đất bằng cách
chỉ quay gầu quanh khớp O3. Lực quay gầu lớn nhất ở cuối quá trình đào, đỉnh răng gầu ở
cùng độ cao với khớp O3. Viết phương trình cân bằng momen đối với điểm O3 ta có:
∑ MO3 = 0 hay
Trong đó:
+ H’d = 1422 mm

13

(2.7)


P’01
P’02

1422

Pqg

Gg+đ

570

1430
500
Hình 2.2: Lực tác dụng lên gầu
+ Gg+đ là trọng lượng gầu và đất, Gg+đ = 19,74 kN

k 1 .n.b r .q
H'd .B g .k t
+ P’01= k1.n.br.h’max =

+

r '1

r '2 , r '3 , r '1

=0,5 m;

r '2

=

= 45,62(kN)

là các cánh tay đòn của các lực tương ứng như hình 2.2

=0,57 m;

r '3

=1,43 m.

Thay các giá trị vào công thức, ta có: Pqg = = 152,24(kN)
2.3.4. Lực tác dụng lên cơ cấu quay.
Cơ cấu quay của máy đào một gầu có thể quay 360o, thời gian quay máy chiếm
một tỷ trọng khá lớn trong một chu kỳ làm việc của máy, thời gian đó có thể chiếm từ 60
14


÷ 80% thời gian của một chu kỳ làm việc. Lực tác dụng lên cơ cấu quay được xác định
trong trường hợp gầu đã chứa đầy đất và đi ra khỏi tầng đào. Xilanh nâng cần lên ở độ
cao xả đất, bắt đầu quay về vị trí xả đất.

2300

Gtc
450

2400

4200

Gg+d

4800

Gbq+cc+đc

Hình 2.3: Sơ đồ lực tác dụng lên phần quay
2.3.4.1. Tính momen cản do các lực ma sát sinh ra.
Ta có

, daN.m

Trong đó:
+ Q là tải trọng tác dụng lên vòng tựa quay,
Có Q = + + + Gbq+cc+đc+ 19,74+7,35+15,84+46+2=90,93 (kN)
+ R là bán kính trung bình của vòng tựa quay,
Chọn theo máy cơ sở R =0,5 m
+ d là đường kính con lăn tỳ,
Chọn theo máy cơ sở d = 0,1 m
+f là hệ số ma sát lăn của con lăn trên vòng tựa quay,
Chọn f = 0,07
15

(2.8)


Mms = 0.02..0,07 = 0,63(kN.m)
2.3.4.2. Tính momen cản do gió.

Ta có : , daN.m

(2.9)

Trong đó: + p là áp lực gió tại nơi máy làm việc, lấy trạng thái gió trung bình
p = 20 daN/m2 = 0,2 KN/ m2
+ là diện tích chắn gió của bộ phận thứ i của của phần quay,
+ là khoảng cách tương ứng từ trọng tâm chắn gió tới trục bàn quay, m
Xét trong trường hợp tải trọng gió tác dụng ngang vào máy. Chia máy thành năm phần tử
chắn gió gồm: Gầu, tay cần, cần, ca bin và phần bàn quay phía sau ca bin .Lấy các thông

số về mặt chắn gió theo hình vẽ trang 27 HDĐAMLĐ như sau:
- Fg. Tính được diện tích chắn gió: Fg+đ =1 m2 , l1=4,8m
- Tay cần: Ftc = 2,3 m2 ,l2=3,9m
- Cần: Fc= 3,15 m2 ,l3=2,3m
- Ca bin tương đương với hình chữ nhật
Fcb = 1,96.1,8= 3,52m2;
- Phần bàn quay sau ca bin có dạng chữ nhật cao 0,8 m ; dài 2,9 m
Fbq =2,32 (m2).
=>Fcb+cc+dc=3,52+2,32= 5,84 m2 ; l4=0,45m
- Phần đối trọng có dạng hình chữ nhật cao 0,8 m, dài 0,525 m
Fđt =0,42 m2 l5=2,4m
=>
=>
= 5,06 (kN.m).
2.3.4.3. Tính momen cản do quán tính.
Ta có:

(2.10)

n là tốc độ quay của bàn quay, từ máy cơ sở ta có n=9,5 v/p
t là thời gian gia tốc khi quay, Chọn t= 1,5 s
16


là gia tốc khi khởi động hoặc khi phanh, =0,67 (rad/s2)
g là gia tốc trọng trường, Lấy g = 9,81 m/s2
Gi là trọng lượng của phần quay thứ i
ri là khoảng cách tương ứng từ trọng tâm phần tử quay tới trục bàn quay.
Vậy ta có:
Mqt= ( 15,84.2,32 + 7,35.3,92 + 19,74.4,82 +46.0,452 + 2.2,42)

= 45,84 (kNm)
Vậy ta có tổng momen cản quay tác dụng lên cơ cấu quay là:
Mcq = Mms+ Mgió + Mqt = 0,63+5,06+45,84 = 51,4 (kN.m)
- Kiểm tra momen bám giữa cơ cấu di chuyển với nền đất khi quay
- Điều kiện Mqt< Mb
- Sơ đồ tính:

600

3190

4625

Hình 2.4: Sơ đồ thông số hình học của xích di chuyển.
Mb =
Trong đó:
+ P: áp lực trung bình lên nền đất : p= 62,9 kPa = 62,9 kN/m2
17

(2.11)


+: Hệ số bám, =0,25
+ L = 4625 (mm)
+ B = 3190 (mm)
+ D = 5621 (mm)
Vậy momen bám
Mb=
=284,88(kN.m)
(Thỏa mãn điều kiện bám).

2.3.5. Tính các lực cản di chuyển.
Máy di chuyển bằng hai dải xích, trong quá trình di chuyển sẽ có các lực cản sau:
Wdc =W1+W2+W3+W4
+ W1 : lực cản ma sát trong các bộ phận của cơ cấu di chuyển.
Tính theo kinh ngiệm: W1 = (0,05 ...0,09).Gm
+ W2 : lực cản do biến dạng của nền đất dưới tác dụng của dải xích.
Tính theo kinh ngiệm: W2 = (0,08...0,17).Gm
+ W3: lực cản vòng.
Theo công thức (2.21), sách hướng dẫn đồ án môn học máy làm đất, ta có:
W3= 0,3.Gm
+ W4 : lực cản dốc.
W4 = Gm.sinα .

Trong đó: Gm: trọng lượng của máy (kN): Gm= 200 (kN)
Thay các giá trị vào công thức ta có:
+ W1 = (0,05 ...0,09).Gm = 0,05.230,26 = 11,51 (kN)
+ W2 = (0,08...0,17).Gm = 0,08. 230,26= 16,26(kN)
+ W3 = 0,3.Gm= 0,3. 230,26 = 69,07 (kN)
18

(2.12)


+ W4 = Gm.Sinα = (0,26-0,34). 230,26 = (59,86-78,28) (kN).Chọn
Xét hai trường hợp:
Trường hợp1: Khi máy di chuyển trên mặt phẳng ngang và thực hiện lái vòng:
+ Wdc = W1+ W2+ W3
+ Wdc = 11,51+16,26+69,07=96,84 (kN)
Trường hợp2: Khi máy di chuyển lên dốc và không thực hiện lái vòng:
+ Wdc= W1 + W2 + W4

+ Wdc= 11,51+16,26+75=102,77(kN)
Kết luận: So sánh lực cản di chuyển trong hai trường hợp, ta thấy lực cản di chuyển
trường hợp thứ hai lớn hơn. Vậy lực cản di chuyển khi tính toán sẽ bằng:
Wdc = 102,77 (kN)
2.4. Tính chọn hoặc kiểm tra công suất động cơ.
2.4.1. Công suất cơ cấu co duỗi tay cần.
Công suất cơ cấu co duỗi tay cần tính theo công thức:
Ntc=, kW
Trong đó:

(2.13)

Ptc

+

là lực tác dụng lên xilanh nâng tay cần,
Ptc

Đã tính được

= 230,08 kN

v tc

+

v tc

là vận tốc co duỗi tay cần, Chọn

= 0,3 m/s

+ là hiệu suất cơ cấu co duỗi tay cần, Chọn = 0,90
Thay giá trị các đại lượng vào công thức (2.13) ta có:
Ntc= = 76,7 (kW)
2.4.2. Công suất cơ cấu nâng hạ cần.
Công suất cơ cấu nâng hạ cần tính theo công thức:
19


= , kW

Trong đó:

(2.14)

Pc

+

là lực tác dụng lên xilanh nâng cần,
Pc

Đã tính được
+

vc

= 250,9 kN

là vận tốc co duỗi cần, Chọn

vc

= 0,3 m/s

+ là hiệu suất cơ cấu co duỗi cần, Chọn = 0,9
Thay giá trị các đại lượng vào công thức (2.14), ta có:
Nc= =83,64 (Kw)
2.4.3. Công suất cơ cấu quay gầu.
Công suất cơ cấu quay gầu tính theo công thức:
Nqg=, kW
Trong đó:

(2.15)

Pqg

+

là lực tác dụng lên xilanh nâng cần, Đã tính được
Pqg = 152,24 kN
v qg

+

v qg

là vận tốc co duỗi cần, Chọn

= 0,45 m/s

+ là hiệu suất cơ cấu co duỗi cần, Chọn = 0,9
Thay giá trị các đại lượng vào công thức (2.15),ta có:
Nqg = = 76,12 (kW)
2.4.4. Công suất quay máy.
Công suất quay máy tính theo công thức:
Nq = , kW
Trong đó:

+ Mcq: momen cản quay máy, Mcq = 51,81 kN.m

+ vận tốc quay máy, = 9,5 v/ph = 0,99 s-1
20

(2.16)


+ hiệu suất cơ cấu quay, = 0,9
Thay giá trị các đại lượng vào công thức (2.16),ta có:
Nq = = 57(kW)
2.4.5. Công suất cơ cấu di chuyển máy.
Tính công suất cơ cấu di chuyển máy tính theo công thức:
Ndc= , kW
Trong đó:

Wdc

+

+

(2.17)
Wdc

là lực cản khi di chuyển, Đã tính được

vdc

= 102,77kN

là vận tốc di chuyển,

Chọn theo máy cơ sở

v dc

= 5,5 km/h= 1,52 m/s

+ là hiệu suất cơ cấu di chuyển, Chọn = 0,9
Thay giá trị các đại lượng vào công thức (2.17) ta có:
Ndc = = 173,56 (kW)
Động cơ trên máy cơ sở là động cơ Komatsu SAA6D 114E3 có công suất Nđc =
184 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.
2.5. Tính cân bằng bàn quay và đối trọng.
2.5.1. Trường hợp 1:
Trường hợp gầu vươn ra ở bán kính đào lớn nhất, gầu tựa trên nền đất.
Ta có sơ đồ tính toán như sau:

21


3450

R1
1150

Gdc
430

Gc/2

575

G1

Gbq

1725

Gcc

Hình 2.5. Sơ đồ tính đối trọng theotrường hợp thứ nhất.
Ta chọn phương pháp giải tích để tính G1
Ta có:
.
Trong trường hợp này ta tính được khối lượng đối trọng là lớn nhất: = 9,6(kN)
2.5.2. Trường hợp thứ 2.

Trường hợp gầu đầy đất, vừa ra khỏi tầng đào, gầu ở vị trí bán kính đào nhỏ nhất

22


4000
3600

R2

3150

Gc
Gtc

6200

Gdc
3500
1500

Gg+d

2100

G1

Gbq Gcc

Hình 2.6. Sơ đồ tính đối trọng theo trường hợp thứ hai.

Ta giải tìm đối trọng theo phương pháp giải tích
Ta có:

= = 2,5(kN) Trong trường hợp này ta tính được khối lượng đối trọng là nhỏ nhất :
= 2,5 kN.
Nhận thấy: G1= 9,6 kN > Gđt= 4 kN > G2= 2,5 kN.
Vậy giá trị ban đầu chọn thỏa mãn cân bằng bàn quay và đối trọng.
Gđt= 4 kN
2.6. Tính toán ổn định máy đào một gầu.
2.6.1. Khi máy làm việc.
2.6.1.1. Trường hợp máy đào gặp chướng ngại vật trong khi làm việc

23


Pc

2950

4750

O1

Gc
6100

A
Gdt

Gtb

1050

4200

Gtc

1900
Gdc
3000
4000

P
2850

Gg

Hình 2.7. Sơ đồ tính độ ổn định của máy đào gầu nghịch khi làm việc.
Trường hợp tính toán:
+ Cần vuông góc với trục dọc của máy.
+ Máy làm việc trên mặt bằng không có độ dốc.
+ Trong quá trình đào gặp chướng ngại vật cách mặt bằng làm việc của máy một
khoảng bằng 0,8 m.
+ Lực cản P của chướng ngại vật vuông góc với đường nối giữa điểm đặt lực P và
khớp chân cần O1.
Để xác định được lực cản của chướng ngại vật ta viết phương trình cân bằng
momen đối với điểm O1.Ta có:
 P =

Trong đó:

r8 đến r12 là khoảng cách của các lực tương ứng đến chốt O1
r8 = 0,6 m; r9 = 2,950m; r10 = 4,75 m; r11 = 6,1 m; r12 = 4,3 m
24


Chọn theo máy cơ sở, đường kính pittong của xilanh nâng hạ cần là 14 cm,áp suất dầu
thuỷ lực là 380 kG/cm2. = 3,8KN/cm2 Vậy lực nâng gầu lớn nhất là:
Pcmax =2.3,8. =2.3,8 = 1170 (kN)

(2.18)

Trọng lượng của gầu Gg = 7,07 kN
Trọng lượng của cần Gc = 15,84 kN
Trọng lượng tay cần Gtc = 7,35 kN
Thay các giá trị vào công thức trên, ta có:
Ta có hệ số ổn định của máy được xác định như sau: Kôd =

(2.19)
Với :

(2.20)
(2.21)

Trong đó :
Mcl và Ml lần lượt là mômen chống lật và môn men lật

G dc

là trọng lượng gầm và cơ cấu di chuyển của máy,

Gdc = 42%.G =0,42.230,26 = 96,7 kN

G dt

là trọng lượng đối trọng, Gđt = 2 kN

Gtb là trọng lượng bàn quay và các thiết bị đặt trên bàn quay, G tb = 75 kN

Gc
G tc

là trọng lượng cần, Gc = 15,84 kN
là trọng lượng tay cần,Gtc = 7,35 kN

Gg là trọng lượng gầu Gg =7,07 kN

P

là lực cản đào khi gặp phải chướng ngại vật, P = 130,15 kN

r1 đến r7 là khoảng cách từ lực tương ứng đến trục lật A-A
r1 = 1,9 m; r2 = 3 m; r3 = 4m; r4 = 2 m; r5 = 2,85 m; r6 = 1,05 m;
r7 = 4,2 m
Thay các giá trị vào công thức (2.20), (2.21)
25