Luận văn tốt nghiệp máy bứng cây xanh

Luận Văn Tốt Nghiệp
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY BỨNG VÀ DI DỜI CÂY XANH
1.1.

Nhu cầu sử dụng máy bứng cây xanh

1.1.1. Lợi ích của cây xanh
Từ lâu con người và cây xanh có mối quan hệ hỗ tương, cây xanh cung c ấp
cho chúng ta khí O2 để thở và hấp thụ khí CO 2 do quá trình hoạt động của chúng
ta thải ra. Cây xanh là một thành phần quan tr ọng trong cuộc s ống. Nó không ch ỉ
đem lại bóng mát, làm đẹp cảnh quan mà hơn hết cây xanh còn đi ều hòa khí h ậu
giúp cho không khí trong lành, làm sạch bầu khí quy ển. Cây xanh là nhà máy c ải
tạo chất lượng không khí cho chúng sống bằng cách l ọc tất cả bụi có hại cho
phổi chúng ta. Cùng với việc làm giảm sự ô nhi ễm thì s ử dụng cây xanh đang là
giải pháp hiệu quả nhất trong việc bảo vệ môi trường. Vì thế cây xanh được ví
như là lá phổi của trái đất. Những năm gần đây, các nghiên cứu về lâm nghi ệp đô
thị cho thấy rằng cây xanh đô thị có giá trị gấp nhiều lần không những v ật ch ất
hữu hình mà còn vật chất vô hình so với chi phí tr ồng, chăm sóc và b ảo v ệ. Đ ối
với đô thị, cây xanh đô thị được xem là một trong những yếu tố phản ánh trình
độ văn minh đô thị. Trồng cây xanh trong đô thị, xung quanh khu dân c ư hay khu
công nghiệp để che nắng, giảm lượng bức xạ mặt trời, giảm tiếng ồn và bụi,
đồng thời tạo thẩm mỹ cho cảnh quan môi trường và các công trình ki ến trúc.
1.1.2. Nhu cầu sử dụng máy bứng cây xanh trong công tác quy hoạch đô thị
Như đã trình bày ở trên, cây xanh rất quan trọng đối v ới đối v ới con ng ười
chúng ta. Đặc biệt tại các vùng đô thị đông người, nhi ều khói bụi ti ếng ồn thì cây
xanh trở nên vô cùng cần thiết. Mặt khác đất nước chúng ta đang b ước vào th ời
kỳ đổi mới, tình hình đô thị hóa đang diễn ra nhanh chóng trên kh ắp đ ất n ước.
Đô thị hóa gắn liền với quy hoạch đô thị một cách hợp lý và khoa h ọc d ảm b ảo
lợi ích cho người dân vì thế việc trồng cây xanh đô thị tr ở nên vô cùng quan
trọng. Vấn đề đặt ra là làm sao trồng cây xanh thật nhanh và đ ảm bảo cây phát
triển tốt. Hãy tưởng tượng nếu chúng ta trồng cây xanh tại một n ơi nào đó, vì

tập trung lại nên công chăm sóc tưới tiêu thuận tiện cậy sẽ lớn nhanh. R ồi khi
cây đã lớn, bứng cây xanh đó lên và di dời đến nới ta cần tr ồng ch ẳng hạn nh ư
GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 1


Luận Văn Tốt Nghiệp
con đường mới xây, công viên mới xây hoặc m ột dãy ph ố mới đ ược m ọc lên mà
chưa có bóng mát của một cây xanh nào cả thì thật sự tuyệt vời. Thay vì xây dựng
đường xá xong mới trộng cây, khi cây còn nhỏ sức ch ịu dựng sẽ kém, l ại n ằm r ải
rác trên dường sẽ rất tốn công chăm sóc tưới tiêu, cậy sẽ ch ậm l ớn ho ặc sẽ ch ết.
Vậy nếu di dời được một cây đã lớn tới và trồng vào con đường m ới đây thì sao?
Vì cây đã lớn nên công chăm sóc sẽ ít h ơn, không s ợ cây ch ết và tuy ệt v ời nh ất là
ta đã có ngay một con đường mới với cây xanh hai bên.
Nhưng việc bứng một cây xanh đã lớn đến nơi khác không ph ải đ ơn gi ản.
Hiện nay tại các thành phố lớn của nước ta, việc bứng và trồng cây xanh vẫn còn
thực hiện bằng phương pháp thủ công cụ thể như sau:
Đầu tiên là công việc bứng cây bằng dụng cụ cầm tay và cần từ 3 đến 4 người

Hình 1.1: Bứng cây thủ công
Kế đến là phải bó bầu cây lại

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 2

Luận Văn Tốt Nghiệp

Hình 1.2: Bó bầu cây
Tiếp theo là vận chuyển cây đến nơi cần trồng

Hình 1.3: Dịch chuyển cây ra công trình
Và cuối cùng là trồng cây xuống vị trí mong muốn

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 3


Luận Văn Tốt Nghiệp

Hình 1.4: Trồng cây xuống vị trí mong muốn
Như ta thấy việc dùng phương pháp thủ công rất vất vả, mất nhiều thời
gian và công sức mà năng suất cũng như hiệu quả công vi ệc lại không cao. V ậy
vấn đề là làm sao tạo ra một chiếc máy có th ể thay th ế con ng ười làm nh ưng
công việc trên một cách dễ dàng, nhanh chóng và hi ệu quả cao. Su ất phát t ừ nhu
cầu đó mà chiếc máy bứng cây ra đời.

Hình 1.5: Máy bứng trồng cây xanh tự động

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 4


Luận Văn Tốt Nghiệp
Ngoài ra trong công tác quy hoạch đô thị, có một vấn đ ề gây lãng phí tài
nguyên đó là việc phá bỏ nhưng cây xanh bị trồng sai vị trí hoặc quy hoạch l ại
toàn bộ một khu đô thị hoặc khu dân cư nào đó mà ph ải phá b ỏ tất c ả cây xanh
tại đó. Việc này thật sự lãng phí nguồn tài nguyên xanh. Thay vì pha b ỏ hãy b ứng
cây xanh đi nơi khác, đến nơi cần trồng cây xanh nh ư đã nêu ở trên thì ta sẽ v ừa
không mất thêm thời gian công sức để trồng mới cây xanh lại vừa không ph ải
phá bỏ cây xanh.
Với những gì nêu trên thì rất cần thiết phải có một chi ếc máy có th ể b ứng
và dịch chuyển được cây xanh từ nơi này sang nơi khác, thay th ế s ức l ực con
người, thực hiện công việc dễ dàng nhanh chóng hiệu quả.
1.2.

Tình hình phát triển và sử dụng máy bứng và di dời cây xanh.
Hiện nay tại một số quốc gia phát tri ển người ta đã áp dụng rộng rải máy

bứng cây vào công tác xây dựng đô thị mới cũng như vào nhu c ầu cu ộc s ống hàng
ngày. Nhiều công ty chuyên về giải pháp đô thị đã nghiên cứu thi ết k ế ra nhi ều
chiếc máy bứng cây cụ thể như:
 Công ty Arbor Co của Australia với chiếc máy bứng cây 6 gàu xúc: Arbor Co
2100 Super Spade

Hình 1.6: máy bứng cây Arbor Co 2100 Super Spade

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 5


Luận Văn Tốt Nghiệp
Ưu điểm:
 Có thể bứng và vận chuyển được nhưng cây đã lớn với tầm cao 4m đến
5m và đường kính thân không quá 20cm.
 Với 6 gàu xúc nên lực xúc sẽ giảm trên mỗi gàu vì thế bộ phận tạo lực nhỏ
gọn.


Hệ thống thủy lực kết hợp cơ cấu vít me để tạo lực nên lực xúc mạnh mẽ,
có thể sử dụng để bứng cây trồng trên loại đất cứng.

 Phần rễ lấy đi đạt từ 80% đến 90% do kết cấu gàu múc hình bầu dục và
gàu múc dài nên có thể cắm sâu xuống đất.
Nhược điểm:

 Được thiết kế gắn trên xe tải vì vậy không đi vào được những địa hình
nhiều chướng ngại vật, chỉ thích hợp di dời cây xanh đô thị.

 Thiếu bộ phận che chắn nên lá cây, đât có thể rơi vãi trên đường đi.
 Do bộ phận bứng cây đặt sau xe gây khó quan sát vì thế để định vị vị trí xe
cho chính xác trước khi bứng cây một cách trôi chảy cần đến 2 người thực
hiện.

 Công ty Dutchman của Canadian với chiếc máy 4 gàu xúc Dutchman 100inch TruckSpade

Hình 1.7: máy bứng cây Dutchman 100-inch TruckSpade
GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 6


Luận Văn Tốt Nghiệp
Ưu nhược điểm:
Tương tư chiếc máy trên tuy nhiên khác ở chỗ máy sử dụng 4 gàu xúc nên
nhược điểm là cần cung cấp lực lớn hơn trên mỗi gàu nhưng ngược lại với thiết
kế 4 gàu xúc máy ít chi tiết hơn và dễ điều khiển hơn
 Cũng là công ty Dutchman với 2 chiếc máy khác là John Deere744 J 4 gàu
xúc và Takeuchi TL 130 3 gàu xúc

Hình 1.8: máy bứng cây John Deere744 J và Takeuchi TL 130
Ưu điểm:
 Với thiết kế bộ phận bứng cây phía trước xe nên chỉ cần 1 người điều khiển
 Được gắn trên xe kéo cỡ nhỏ nên có thể đi vào những nơi nhiều chướng ngại
vật
Nhược điểm:

 Di chuyển chậm do gắn trên xe kéo.
 Chiếc Takeuchi TL 130 với thiết kế 3 gàu xúc dạng thẳng nên thể tích rễ xúc
được nhỏ.

 Chiếc Big Mega Machines Super Tree Spade do Canadian sản xuất với 8 gàu
xúc:

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 7


Luận Văn Tốt Nghiệp

Hình 1.9: Big Mega Machines Super Tree Spade
Ưu điểm:
 Bứng được những cây cao lớn lâu năm
 Thể tích đất rễ bứng đi được là rất lớn
 Hành trình xi lanh thủy lực ngắn cho lực xúc mạnh mẽ

Nhược điểm:
 Cỗ máy quá cồng kềnh nên chỉ di chuyển được trên địa hình bằng phẳng không
có chướng ngại vật, không thể di chuyển cây xanh trong đô thị
 Do hành trình xy lanh thủy lực rất ngắn nên để hành trình gàu xúc được dài
người ta phải thay đổi vị trí khớp nối giữa xy lanh thủy lực với gàu xúc nhiều
lần gây mất thời gian
Ngoài ra còn nhiều loại máy bứng cây khác với kích thước và hình dạng khác nhau
nhưng cũng có chung nguyên lý hoạt động như những chiếc máy trên. Với những
chiếc máy này công việc di dời cây xanh trở nên dễ dàng và nhanh chóng, chỉ cần 1

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 8

Luận Văn Tốt Nghiệp
hoặc 2 người thực hiện là có thể bứng và di dời 1 cây xanh đã lớn mà không làm ảnh
hưởng đến sự phát triển của cây.
1.3.

Nhiệm vụ thiết kế máy bứng và di dời cây xanh
Ở nước ta hiện nay chưa thấy suất hiện của loại máy này do kỹ thuật di dời này

đang còn khá mới mẻ đối với nước ta và giá của chiếc máy này cũng không phải là rẻ
so với chi phí bỏ ra để di dời cây xanh bằng phường pháp thủ công. Tuy nhiên nếu áp
dụng chiếc máy này vào công tác đô thị và xây dựng công trình thì công việc di dời sẽ
trở nên dễ dàng hơn rất nhiều là tiết kiểm được sức lao động đi gấp nhiều lần.
Với nhưng gì nêu trên, rất cần thiết phải có một chiếc máy như vậy để phục vụ
nhu cầu xây dựng và phát triển đô thị ở đât nước ta. Từ vấn đề đó em nãy ra ý tường tự
thiết kế một chiếc máy bứng và di dời cây xanh dựa trên sự tham khảo các loại máy đã
có sẵn trên thế giới với hi vong góp chút sức lực nhỏ bé vào việc chế tạo, ứng dụng, và
phát triển chiếc máy này tại đất nước ta trong công cuộc xây dựng và phát triển đất
nước.

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 9


Luận Văn Tốt Nghiệp
CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KỸ THUẬT VÀ LỰA CHỌN

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. Xác định yêu cầu đối với máy bứng và di dời cây xanh.
 Máy phải bứng và di dời được cây có chiều cao lên đến 4m, độ rộng tán lên đến
3m và đường kính thân lên đến 20cm.
 Thực hiện được việc bứng cây nhanh chóng và dễ dàng
 Thao tác điều khiển nhanh và đơn giản.
 Kích thước phù hợp với không gian đô thị
 Cấu tạo không quá phức tạp để thuận tiện cho việc chế tạo, bảo trì và sửa chữa
 An toàn với người sử dụng, thân thiện với môi trường
 Giá thành hợp lý
2.2. các nguyên lý bứng cây có thể lựa chọn

 Nguyên lý 1: hai gàu có dạng một phần tư hình cầu sẽ quay quanh khớp (có
trục vuông góc và đi qua gốc cây) và đâm xâu xuống đất, cắt lấy phần thể tích đất chứa
rễ cây như hình, sau khi cắt xong các gàu sẽ được nâng lên đưa toàn bộ phần đất chứa
rễ cây và cây đi chỗ khác

Hình 2.1: Nguyên lý bứng cây 1
GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 10


Luận Văn Tốt Nghiệp
Ưu điểm của phương án này là thể tích rễ lấy đi sẽ lớn đảm bảo cây sẽ phát triễn tốt
sau khi di dời, về nguyên lý thì đơn giản nhưng vì khớp quay nằm gần gốc cây, lực tác
động đào đất lại lớn nên về kết cấu sẽ khó chế tạo và khó đảm bảo được độ bền.

 Nguyên lý 2: các dao cắt vừa quay quanh gốc cây vừa đâm sâu xuống đất theo
hình vòng cung cắt lấy phần đất chứa rễ cây như hình dưới

Hình 2.2: Nguyên lý bứng cây 2
Ưu điểm của phương án này là các dao cắt đất xoay vòng tạo chuyển động khoan
xuống từ từ nên lực tác động sẽ không lớn nhưng vì vừa quay vừa tịnh tiến nên về kết
cấu máy sẽ rất phức tạp và khó chế tạo nên phương án này không khả thi.

 Nguyên lý 3: các gàu xúc có hình dạng giống cái muỗng sẽ đâm xâu xuống đất
theo một giá dẫn hướng vòng cung cắt lấy phần thể tích đất chứa rễ sau đó các gàu xúc
được nâng lên nhờ cơ cấu thủy lực đưa cây, đất và rễ đến vị trí khác.

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 11


Luận Văn Tốt Nghiệp

Hình 2.3: Nguyên lý bứng cây 3.
Về ưu điểm giống như nguyên lý 1, thể tích đất chứa rễ bứng đi được sẽ lớn, nguyên lý
áp dụng để bứng cây cũng đơn giản đồng thời khung dẫn hướng nằm cách xa thân cây
và phần mặt đất nên về kết cấu có thể chế tạo dễ dàng vì vậy nguyên lý này là khả thi
nhất. Nhưng nguyên lý này có nhược điểm là lực tác động sẽ lớn nên phải dùng hệ
thống thủy lực để vận hành máy.
2.3. Phân tích nguyên lý, cấu tạo và ưu nhược điểm của các máy đã có trên thế
giới thiết kế theo nguyên lý bứng cây đã chọn
2.3.1. Về số lượng gàu xúc:

Có 4 loại: 3 gàu xúc, 4 gàu xúc, 6 gàu xúc và 8 gàu xúc
 Loại 3 gàu xúc:

Hình 2.4: máy 3 gàu xúc
GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 12


Luận Văn Tốt Nghiệp
Cấu tạo gồm 3 gàu xúc đặt cách nhau 1200 tạo thành hình một chiếc phễu. Vì số lượng
gàu xúc ít nên lực phân bố trên mỗi gàu sẽ lớn dẫn đến cơ cấu tạo lực sẽ lớn vì vậy
người ta không chế tạo máy 3 gàu xúc công suất lớn do lúc đó máy sẽ rất cồng kềnh.
Ngoài ra máy 3 gàu xúc chỉ có dạng gàu xúc thẳng để giảm bớt lực ghim gàu xuống
đất.
Ưu điểm: Đơn giản dễ chế tạo, bảo trì sửa chữa. Điều khiển khá dễ dàng. Thích
hợp để áp dụng với loại cây nhỏ.
Nhược điểm: Không thích hợp để chế tạo máy công suất lớn do cơ cấu tạo lực
trên mỗi gàu xúc lớn. Do cấu tạo gàu xúc thẳng nên thể tích đất chứa rễ bứng được sẽ
ít hơn dạng gàu cong.
 Loại 4 gàu xúc:

Hình 2.5: Máy 4 gàu xúc
Cấu tạo gồm 4 gàu xúc đặt cách nhau 900 tạo thành hình một chiếc phễu. Lúc này do
có thêm một gàu xúc nên lực ghim sẽ giảm trên mỗi gàu, cơ cấu tạo lực nhỏ gọn hơn,
hình dạng gàu lúc này có thể là thẳng hoặc cong
Ưu điểm: Thể tích đất chứa rễ tăng do hình dạng gàu xúc cong, có thể áp dụng
cho các máy có công suất trung bình. Vì số lượng gàu chưa nhiều nên kết cấu máy

không quá phức tạp, vẫn dể điều khiển, bảo trì và sửa chữa.
Nhược điểm: Không thích hợp để chế tạo máy công suất lớn do cơ cấu tạo lực
trên mỗi gàu xúc vẫn còn khá lớn.
GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 13


Luận Văn Tốt Nghiệp
 Loại 6 gàu xúc:

Hình 2.6: Máy 6 gàu xúc
Cấu tạo gồm 6 gàu xúc đặt cách nhau 600 tạo thành hình một chiếc phễu. Vì số lượng
gàu xúc nhiều nên lực phân bố trên mỗi gàu sẽ giảm, bộ phận tạo lực nhỏ gọn thích
hợp để chế tạo máy công suất lớn, ngược lại số chi tiết tăng lên, máy trở nên phức tạp
khó chế tạo, sửa chữa và bảo trì.
 Loại 8 gàu súc:

Hình 2.7: Máy 4 gàu xúc

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 14


Luận Văn Tốt Nghiệp

Có cấu tạo 8 gàu xúc nên máy rất lớn và cồng kềnh. Là loại máy công suất lớn nhất
trong các loại máy bứng cây. Ưu điểm của việc số lượng gàu nhiều là giảm bớt lực trên
mỗi gàu xúc giúp ta có thể chế tạo máy công suất rất lớn để di dời những cây xanh cao
lớn lâu năm. Nhược điểm là máy sẽ nhiều chi tiết, lớn và cồng kềnh khó chế tạo, việc
điều khiển mất nhiều thời gian, việc sửa chữa bảo trì khó khăn.

2.3.2. Về hình dạng gàu xúc
Chỉ có hai dạng chính là dạng gàu đường sinh thẳng và dạng gàu đường sinh cong:

Hình 2.8: dạng gàu đương sinh cong và đường sinh thẳng
Ưu nhược điểm của từng loại như sau:
 Đối với loại đường sinh thẳng: Ưu điểm là đơn giản dễ chế tạo, lực ghim xuống
đất được giảm bớt nên thích hợp với kết cấu có số gàu xúc ít. Nhược điểm của
hình dạng này thể tích lòng phễu xúc sẽ nhỏ, đồng thời do đường sinh gàu
thẳng nên phần trên của phễu xúc sẽ phình to ra làm máy cồng kềnh.
 Đối với loại đường sinh cong: Ưu điểm của loại hình dạng này là thể tích lòng
phễu xúc lớn, đồng thời do đường sinh cong nên phần trên của phễu xúc sẽ túm
lại làm máy nhỏ gọn hơn. Nhược điểm là khó chế tạo hơn và cần cung cấp lực
ghim lớn hơn.

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 15


Luận Văn Tốt Nghiệp
2.3.3. Về hệ truyền động của máy
Để tạo được lực lớn và kết cấu nhỏ gọn thì các loại máy di dời cây trên thế giới

đều sử dụng hệ truyền động thủy lực. Hệ thống thủy lực có rất nhiều ưu điểm như kích
thước nhỏ nhẹ, tạo được lực rất lớn, độ tin cậy cao, điều khiển đơn giản, sửa chữa bảo
trì dễ dàng. Ngoài ra còn có một số ưu điểm khác là thời gian đảo chiều nhanh, thời
gian đáp ứng nhanh, khả năng điều khiển vô cấp trong giải rộng, có thể khởi động với
tải trọng nặng.
Ngoài những ưu điểm trên thì hệ thống truyền động bằng thủy lực có một số
nhược điểm như: Nguy hiểm khi gần lửa, nguy hiểm khi áp suất vượt quá mức an toàn,
hiệu suất thấp.
2.3.4. Về cơ cấu truyền động
Có 2 loại cơ cấu truyền động chính đối với bộ phận tạo lực ghim gàu xuống đất là: cơ
cấu vít me kết hợp motor thủy lực và xy lanh thủy lực.
 Cơ cấu vit me và motor thủy lực:

Hình 2.9: sơ đồ cơ cấu vít me và motor thủy lực
Ưu điểm: tạo được lực đẩy rất lớn nhờ kết cấu vít me đẩy, kích thước nhỏ gọn
Nhược điểm: tuy kích thước nhỏ gọn nhưng cấu tạo phức tạp dẫn đến khó chế tạo, dễ
hỏng hóc gây khó khăn cho việc bảo trì sữa chữa. Chưa kể giá thành khá cao.
GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 16


Luận Văn Tốt Nghiệp
 Cơ cấu xy lanh thủy lực:

Hình 2.10: sơ đồ cơ cấu xy lanh thủy lực
Ưu điểm: Tạo được lực đẩy lớn, lắp ráp đơn giản, sửa chữa bảo trì dễ dàng.
Nhược điểm: hành trình gàu xúc càng dài thì xi lanh càng dài, giá thành khá cao.

2.3.5. Về vị trí lắp rắp của máy trên xe.
Có hai vị trí lắp là trước xe và sau xe:

Hình 2.11: vị trí lắp máy phía trước xe và sau xe
Về vị trí lắp trước xe:
GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 17


Luận Văn Tốt Nghiệp
Ưu điểm: chỉ cần một người điều khiển, vừa có thể lái xe và thực hiện các thao tác
bứng cây đồng thời.
Nhược điểm: vì đặt phía trước xe nên khi di dời, cây to có thể cản tầm nhìn của người
lái xe vì thế vị trí lắp đặt này chỉ thích hợp với các loại xe nhỏ chạy chậm và hoạt động
ở những khu vực ít phướng tiện di chuyển.
Về vị trí lắp sau xe:
Ưu điểm: không cản tầm nhìn người lái xe nên an toàn khi di chuyển, thích hợp hoạt
động ở những khu đô thị đông đúc
Nhược điểm: Do bộ phận bứng cây đặt sau xe gây khó quan sát vì thế để định vị v ị
trí xe cho chính xác trước khi bứng cây một cách trôi chảy cần đến 2 người th ực
hiện

2.4. Lựa chọn phương án phù hợp và đưa ra sơ đồ động của máy
Dựa vào những yêu cầu đối với máy bứng cây đã nêu và những ưu nhược điểm
của các máy hiện có trên thế giới, sau đây là phương án thiết kế phù hợp nhất:
 Số lượng gàu xúc là 4 vì vừa dễ dàng trong việc chế tạo bảo trì sửa chữa, lại
vừa thích hợp để chế tạo máy công suất trung bình phù hợp với kích thước cây đã nêu

ra
 Dạng gàu xúc đường sinh cong để có thể bứng được nhiều rễ cây hơn lại vừa
làm cho máy gòn hơn
 Máy sử dụng hệ truyền động thủy lực và sử dụng cơ cấu tạo lực đẩy là xy lanh
thủy lực để đảm bảo dễ dàng lắp ráp chế tạo, bảo trì sửa chữa
 Máy sẽ gắn sau xe tải để thích hợp di chuyển trong đô thị.

Từ đó đưa ra sơ đồ động của máy như sau:

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 18


Luận Văn Tốt Nghiệp

Hình 2.12: Sơ đồ động
1. xe tải
2. xy lanh nâng hạ cả hệ thống
3. xy lanh chân đứng phụ
4. xy lanh mở hông
5. xy lanh tạo lực bứng
6. gàu xúc
7. giá đỡ hệ thống
8. xy lanh tạo lực ghim

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 19


Luận Văn Tốt Nghiệp
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN QUAN TRỌNG
3.1.

Gàu bứng và khung giữ

3.1.1. Thiết kế gàu bứng
Trước hết, thông số về kích thước cây xanh cần di dời như sau: cây cao dưới 4m,
đường kính thân cây dưới 20cm, độ rộng tán không quá 3m và đường kính bầu
đất là 1,2m. Với kích thước cây và bầu như vậy ta có thể ước chừng độ sâu của
rễ vào khoảng 0.6 đến 1m từ đó đưa ra sơ đồ sau để thiết kế gàu bứng:

Hình 3.1: sơ đồ thiết kế gàu

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 20


Luận Văn Tốt Nghiệp
Dựa vào sơ đồ ta dựng mô hình 3D gàu bứng bằng phần mềm Inventor như sau:

Hình 3.2: Hình dạng gàu bứng 3D

Các kích thước cần thiết để tính lực cản đào:

Hình 3.3: Các kích thước gàu cần thiết để tính lực cản đào

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 21


Luận Văn Tốt Nghiệp
3.1.2. Kiểm nghiệm bền gàu bằng phần mềm Autodesk Simulation
Mechanical 2014
Gàu cần đủ bền để chịu được tải trọng của bầu đất và cây đè lên gàu trong quá
trình nhấc cây lên vậy ta có sơ đồ lực tác dụng lên gàu trong quá trình đó như
sau:

Hình 3.4: sơ đồ lực tác dụng lên gàu
Lực phân bố P là áp lực do trọng lượng của bầu đất và cây gây nên. Vậy cần tính
khối lượng của cây và bầu đất:
 Khối lượng cây
Cây cao dưới 4m nên phần thân chính của cây có thể khoảng h = 3m, đường kính
thân cây d = 20cm vậy thể tích gỗ lớn nhât có thể là:
v

d2
 �0.22
h
�3  0.094m3

4
4

Khối lượng của thân cây là:
m1  v 1  0.094 �1540  144.8kg

Trong đó γ1 là khối lượng riêng của gỗ và có giá trị trung bình là 1540kg/m3
Cho khối lượng của cành và lá khoảng m2 = 50kg
Vậy khối lượng của cây là: mc = m1 + m2 = 144.8 + 50 = 194.8 ≈ 200kg

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 22


Luận Văn Tốt Nghiệp
 Khối lượng bầu đất
Dùng phần mềm Inventor dựng mô hình bầu đất và kiểm tra thể tích bầu đất ta
có:

Hình 3.5: thể tích bầu đất
V2 = 0.39m3 là thể tích của bầu đất
Vậy khối lượng của bầu đất là:
mbd  v 2  0.39 �1170  456.3kg

Trong đó γ2 là khối lượng riêng của các loại đất ở đô thị theo bảng 1.II.1 [1]
Diện tích phần gàu tiếp xúc với đât: s = 0.496m2 như hình sau:
Hình 3.6: diện tích tiếp xúc của gàu với đất

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 23


Luận Văn Tốt Nghiệp

Vì có đến 4 gàu xúc nên lực phân bố P có giá trị như sau:
P

10(mc  mbd ) 10 �(200  456.3)

 3308 N 2
m
4s
4 �0.496

Dùng phần mềm đã Autodesk Simulation Mechanical 2014 tiến hành phân tích
ứng suất và chuyển vị khi gàu chịu tác dụng của các ngoại lực trên ta được như
sau:
 Ứng suất:

GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 24

Luận Văn Tốt Nghiệp
Hình 3.7 kết quả phân tích ứng suất của gàu
Như kết quả thì ứng suất lớn nhất trong gàu là 15Mpa thấp hớn nhiều so với
ứng suất cho phép của các mác thép nên mô hình thi ết kế là đủ bền

 Chuyển vị

Hình 3.8 kết quả phân tích chuyển vị của gàu
Như kết quả thì mũi gàu chuyển vị không đáng kể trong quá trình nhấc cây lên
nên mô hình thiết kế đã hợp lý.
3.1.3. Tính toán lực cản của đất và lực tác động cần thiết của xy lanh dẩy
gàu
Áp dụng công thức tính lực cản cắt thuần túy của N.G.Dombrovski (trang 30 [1]):
GVHD: Trần Thiên Phúc

SVTH: Trần Mạng Tường

Page 25