tính bền của lưỡi ben cố định được lắp trên máy cơ sở d11r

Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
Chơng 1
xác định các thông số cơ bản của lỡi ủi
2.1.Xác định thông số cơ bản của máy.
Trong bối cảnh kinh tế nớc ta còn rất hạn chế và trình độ khoa học đặc biệt
trong ngành cơ khí lạc hậu kém phát triển, ngày nay chúng ta cha chế tạo đợc
máy ủi, tất cả số máy ủi chúng ta đa và đang sử dụng đều là đợc viện chợ và mua
của nớc ngoài. Nhng với sự phát triển của đất nớc ta hiện nay thì chỉ trong một
thời gian ngắn gần đây chúng ta sẽ có thể tự chế tao đợc máy ủi. Để có thể chế
tạo đợc máy ủi thì chúng ta phải tình toán đợc các thông số và kích thớc máy,
các kích thớc và thông số của các chi tiết máy, do tính chất làm việc của máy ủi
ta thấy việc tính toán thông số và tính bền, chon vật liệu để chế tạo lỡi ủi là hết
sức quan trọng.
Ngày nay lỡi ủi có rất nhiều loại, việc tính toán và chọn lựa chúng nói
chung cũng có những khác nhau, sau đây em xin đợc tính các thông số và tính
bền của lỡi ben cố định đợc lắp trên máy cơ sở D11R (Caterpillar), là loại lỡi ủi
đợc sử dụng phổ biến nhất ở nớc ta hiện nay.
2.1.1. Các thông số cơ bản của lỡi ủi.
Trọng lợng máy: G
mx
= 48440 (KG) = 484.4 (KN)
Chiều cao và chiều dài của lỡi ủi quyết định khối lợng đất đợc vận chuyển khi
máy làm việc, do đó nó ảnh hởng đến khả năng làm việc, công suất lực kéo
Chiều cao lỡi ủi:
Chiều cao lỡi cắt xác định theo lực kéo (T) và điều kiện nền đất, để tính toán sơ
bộ máy, chiều cao lỡi ủi có thể xác định theo công thức kinh nghiệm sau:
Đối với máy có lỡi ủi cố định:
H = 500
TT 5,01,0
3

mm
Trong đó : T- Lực kéo danh nghĩa của máy kéo (KN).
Lực kéo T có thể xác định theo điều kiện bám:
T = G
b
.
b
Với : G
b
- Trọng lợng bám của máy. Khi thiết kế sơ bộ có thể lấy
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 2



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
G
b
= (1,17 ữ 1,22).G
mk
G
mk
- Trọng lợng máy kéo, G
mk
=484,4 KN

b
- Hệ số bám của máy kéo.
Đối với máy kéo bánh xích:
b
= 0,9.

Thay số ta đợc:
G
b
= (1,17 ữ 1,22).484,4
T =479 KN
H =500
0,5.479-
3
0,1.479
= 1576,35 mm
Chọn H = 1300 mm
Chiều dài của lỡi ủi.
Chiều dài của lỡi ủi phải phủ kín chiều ngang của máy kéo và thừa ra mỗi bên
ít nhất là 100 mm
Chiều dài lỡi ủi cố định, tính theo công thức:
L = (2,8ữ3)H.
L = (2,8ữ3). 1300
Tra bề ngang hai bên ta chọn L = 3600 mm
Góc cắt

, góc nhọn

, góc cắt sau
.

Góc nhọn

.
Góc nhọn xác định đặc tính thay đổi áp lực riêng của lỡi lên đất theo mức độ
mài mòn mép cắt. Góc càng nhỏ thì diện tích mép cắt bị mòn tăng chậm, lực

cản cắt nhỏ nhng độ bền lỡi cắt giảm do đó 20
o
.
Chọn = 25
o
.
Góc cắt sau
.
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 3



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
Góc cắt sau xác định theo điều kiện làm việc của máy ủi, không đợc nhỏ
hơn các góc lên dốc và góc xuống dốc của nền thi công. Góc càng nhỏ thì lực
ma sát giữa lõi cắt và đất càng lớn, do đó = 30 ữ 35
o
.
Chọn = 30
o
.
Góc cắt

.
Góc cắt , góc nhọn , góc cắt sau liên quan với nhau theo công thức :
= +
Góc cắt ảnh hởng lớn đến việc tiêu hao năng lợng cho quá trình đào, góc cắt
càng nhỏ thì lực cản cắt càng nhỏ.
= + = 30
0

+ 25
0
=55
0


Góc chếch
.
Góc chếch có thể thay đổi để máy làm việc ở sờn dốc, đất rắn chắc cũng nh
để định hình mặt đờng. Khi máy có cơ cấu điều chỉnh thì góc chếch có thể thay
đổi từ 0
o
đến (6 ữ12
o
), không có cơ cấu điều chỉnh, thì thay đổi đến 5
o
.
Góc đổ
.
Góc đổ chọn sao cho đất không tràn qua lỡi cắt ra phía sau. Khi góc đổ
nhỏ thì đất nhanh tích luỹ vào trong lỡi và lát cắt mau cuộn lại để đổ ra phía trớc
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 4





1
R
H1

H
a
Hình 2.1 - Dạng hình học l ỡi cắt .


Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
nh vậy sẽ tăng áp lực của đất vào lỡi cắt dẫn đến tăng lực ma sát. Xuất phát từ
điều kiện đó, có thể chọn trong giới hạn.
= 70 ữ 75
o
đối với lỡi ủi quay.
Chọn = 75
o
Góc đặt lỡi ủi
.
Góc đặt lỡi ủi là góc giữa đờng nối mép cắt với mép trên lỡi ủi (không kể
tấm chắn) và phơng nằm ngang. Khi góc cắt lỡi ủi nhỏ thì đất có thể tràn qua lỡi
cắt, khi góc cắt lớn sẽ làm xấu đi điều kiện chuyển động của đất theo lỡi lên
phía trên, làm tăng khả năng dính bám của đất và tiêu tốn năng lợng.
Chọn = 75
o
Hình dạng hợp lý của lỡi cắt là hình thân khai với sự giảm dần độ cong về
phía trên, nhng chế tạo khó khăn do đó lỡi cắt có độ cong nhất định.
Bán kính cong có thể xác định theo công thức:
R=
CosCos
HaSin
+

a : phần thẳng của lỡi cắt.
Chiều dài phần thẳng a phụ thuộc vào điều kiện liên kết với lỡi cắt, phần
thẳng chịu mòn nhiều nhất do đó phải chọn vật liệu hợp lý. Chiều dài a có ảnh h-
ởng lớn đến việc tách đất ra khỏi khối đất chính.
Thờng chọn : a = 150 ữ 250 mm
Chọn a = 250 mm
Lấy R = 1300 mm
Để đất không tràn qua lỡi cắt ra phía sau ngời ta hàn tấm chắn ở phía trên l-
ỡi cắt. Tấm chắn thờng đặt đứng hoặc nghiêng ra phía sau một chút:

1
= 90
0
ữ 100

Chọn
1
= 90
0
Chiều cao tấm chắn H
1
.
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 5



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
Chiều cao tấm chắn H
1
phải bảo đảm điều kiện quan sát của ngời lái khi

nâng lỡi ủi.
Thông thờng H
1
= (0,1ữ 0,25).H
Trị số lớn lấy đối với máy lớn. Tấm chắn có dạng hình thang, chiều dài
cạnh trên lấy lớn hơn chiều rộng nắp máy cơ sở khoảng 200 ữ 300 mm nhng
không nhỏ hơn 0,5.L.
Thay số ta tìm đợc H
1
:
H
1
= (0,1 ữ 0,25).1300
Chọn H
1
= 200 mm.
Chơng II: Tính lực kéo
Ta xét lực cản của máy ủi trong trờng tổng quát nhất, khi máy ủi làm việc trên
dốc với góc . Tổng lực cản lớn nhất phát sinh ở cuối quá trình đào và bắt đầu
nâng lỡi ủi. Trong trờng hợp này lực kéo phải thắng cản sau.
T W
1
+ W
2
+ W
3
+ W
4
+ W
5

.
Trong đó:
W
1
- lực cản cắt.
W
2
- lực cản ma sát giữa lỡi ủi và nền đào do lực cản cắt theo ph-
ơng pháp tuyến P
o2
gây ra.
W
3
- lực cản di chuyển khối đất trớc lỡi ủi.
W
4
- lực cản ma sát giữa đất và lỡi ủi.
W
5
- lực cản di chuyển máy ở trên dốc.
I-Lực cản cắt W
1
:
W
1
= k . F. Sin
Trong đó:
k - hệ số cản cắt theo bảng (1-9) k = 0,2MPa = 0,2 . 10
3
KN/m

2
.
F - diện tích lát cắt
F = L . h
L - chiều dài lỡi cắt
h - chiều dày trung bình của lát cắt
góc lệch của lỡi ủi so với trục dọc của máy
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 6



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
Sin = Sin(90
0
) = 1
W
1
= 1 . 0,2 . 10
3
.3,6. h (KN)
W
1
= 720.h (KN)
II. Lực cản ma sát giữa l ỡi ủi với nền đào do lực cản cắt pháp tuyến P
02
gây ra W
2
.
W
2

= f
1
. P
02
. Sin
Trong đó:
P
02
= k

. L . x
k

hệ số cản cắt theo phơng P
02
.
k = 0,5MPa = 0,5. 10
3
KN/m
3
.
x chiều rộng của lỡi cắt với nền đào.
(do lỡi cắt bị mòn x = 1cm = 0,01m)
f
1
hệ số ma sát giữa đất và thépTra bảng (1-5) f
1
= 0,5
W
2

= 1.0,5 . 0,5 . 0,01 .3,6. 10
3
(KN)
W
2
= 9

(KN)
III. Lực cản di chuyển đất tr ớc l ỡi ủi (W
3
).
W
3
= V
đ
. . f
2
. Cos . Sin
W
3
= G
đ
. f
2
. Cos . Sin
Trong đó: V
đ
- thể tích khối đất trớc lỡi ủi
d
2

d
k.2
H.L
V =
k
đ
- hệ số thuộc tính chất đất và tỷ số
L
H

Với
36,0=
L
H
theo bảng (7-3) k
đ
= 0.86

)(54,3
86,0.2
3,1.3
.2
.
3
22
m
k
HL
V
d

d
===
f
2
hệ số ma sát giữa đất với đất theo bảng (1-5), f
2
= 0,75
trọng lợng riêng của đất theo bảng (1-2), = 17,1 (KN/m
3
)
W
3
= 3,54.17,1.0,7.1 . Cos
W
3
= 42,37. Cos ()
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 7



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
IV. Lực ma sát giữa đất và l ỡi ủi (W
4
):
W
4
= W
4
+ W
4

áp lực tác dụng lên lỡi ủi:
N = N
1
+ N
2

N
1
là áp lực do thành phần trọng lợng đất.
N
1
= G
a
. Cos ( - )
N
2
là áp lực do thành phần lực cản di chuyển khối đất trớc lỡi ủi:
N
2
= f
2
.G
a
.Cos.Sin
N = N
1
+ N
2
= G

a
.[Cos( - ) + f
2
.Cos.Sin].
W
4
là lực cản ma sát khi đất di chuyển theo lỡi ủi từ dới lên trên.
W
4
= f
1
.N.Cos.Sin
W
4
=f
1
.G
a
.[Cos( - ) + f
2
.Cos.Sin].Cos
W
4
là lực cản ma sát khi đất di chuyển theo lỡi ủi
W
4
= f
1
.N.Cos
W

4
= f
1
. G
a
[ Cos( - ) +f
2
. Cos . Sin] . [Cos . Sin + Cos] (KN)
W
4
= f
1
. G
a
[ Cos( - ) +f
2
. Cos . Sin] . Cos (KN)
(Vì =90
0
)
f
1
= 0,5
f
2
= 0,7
Sin = Sin55
0
= 0,82
Cos = Cos55

0
= 0,57
G
a
= V
đ
.
G
a
=3,54.17,1 = 60,5 (KN)
W
4
= 0,5.60,5.[ Cos(55 - ) +0,57. Cos
W
4
= 19,44. Cos +13,76. Sin ()
V. Lực cản di chuyển bản thân máy ủi trên dốc (W
5
)
W
5
= .G
m
. Cos + (G
m
+ G
a
) . Sin
Trong đó: hệ số cản truyển động = 0,1
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 8

Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
G
m
-trọng lợng máy ủi
Theo đầu đề thiết kế: G
m
= 484,4 (KN)
Theo tính toán ở trên ta có: G
a
= 60,5 (KN)
W
5
= 0,1.484,4 . Cos + (484,4+60,5) . Sin ()
W
5
= 48,44 . Cos +544,9 . Sin ()
Tổng lực cản chuyển động tác dụng lên máy:

++++=
54321
WWWWWW


SinCos
SinCosCoshW
.66,558.44,48
.76,13.44,19.37,429.720

++
++++=


SinCoshW .66,558.25,110.7209 +++=

Mà tổng lực cản chuyển động của máy không đợc lớn hơn lực kéo
của Máy. Do đó:

SinCoshWT .66,558.25,110.7209 +++=


SinCosh .66,558.25,110.7209222 +++
720
.66,558.25,110213

SinCos
h


Xác định chiều sâu cắt ứng với góc

khác nhau: dựa vào công thức nội suy
trên với mỗi góc dốc khác nhau cho ta một giá trị chiều sâu cắt h tơng ứng,
đến khi nào h 0 thì dừng lại.
Bảng chiều sâu cắt ứng với góc dốc:
(độ)
h (m)
0
0,1427

1
0,12919
2
0,11572
3
0,10231
4
0,08896
5
0,07566
6
0,06209
7
0,049289
8
0,03621
9
0,02321
10
0,010298
11
-0,002530
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 9



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
2.2. Tính lực tác dụng lên máy.
Máy ủi có cấu tạo rất phức tạp. Trong thời gian làm việc bộ công tác của
máy ủi chịu tác dụng của các lực sau :

- Trọng lợng của bộ lỡi ủi G
u
.
- Phản lực của đất tác dụng lên lỡi ủi P .
- Lực nâng của bộ lỡi ủi S
n
.
- Phản lực tại khớp giữa khung và máy kéo X
c
, Z
c
.
Ta có sơ đồ tính toán sau :
Hình 2. 2 - Sơ đồ lực tác dụng khi bắt đầu cắt.
[
Ta có các thông số kích thớc l
0
,l , m đợc xác định theo điều kiện đồng dạng
của máy cơ sở và xác định theo tỉ lệ trên bản vẽ của máy cơ sở .
Ta có
l : Chiều dài từ khớp C đến lỡi cắt.
l = 5700 (mm) = 5,7 (m)
l
0
: Chiều dài từ khớp C đến trọng tâm lỡi cắt .
l
0
= 4700 (mm) = 4,7 (m)
m : Chiều cao từ đất đến tâm khớp C.
m = 500 (mm) = 0,5 (m)

Ta có :
0
l
.m)
1
f - L.x.(l
'
k
0
l
.m)
1
f- .(l
02
P
umin
G ==
Tại đầu dao cắt xuất hiện 2 thành phần lực.
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 10



A
C
lo
l
1
Gu P
o2
W

2
Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
P
02
có phơng theo phơng thẳng đứng và hớng lên trên, lực này có tác dụng
chống lại sự ấn sâu của lỡi ủi vào đất.
P
02
= k.x.L
- x chiều rộng của lỡi cắt tiếp xúc với nền đào x = 0,01 (m)
- L là chiêu dài của lỡi ủi :L = 3,6 (m).
- K hệ số cản cắt theo phơng P
02
: k= 0,5 0,6 MPa =500600 (KN/m
2
).
W
2
: lực ma sát giữa dao cắt và nền đào .
W
2
= f
1
. P
02
( KN).
Khi kể đến ảnh hởng của nền đào không bằng phẳng khả năng cắt không
đều lấy f
1
= 1.

Trọng lợng của bộ công tác G
u.min
. theo diều kiện ấn sâu của lỡi ủi vào đất đ-
ợc xác định từ phơng trình mô men đối với điểm C .
S M
c
= 0
<=> G
u
.l
0
P
02
.l + W
2
.m = 0
<=> G
u.min
=
0
l
.m
2
W.l
02
P
=
0
l
.k'.x.L.m

1
f - k'.x.L.l
=
0
1
l
.m)f - k'.x.L(l
Thay số:
KN)(02
4,7
) 1.0,5- ,6(5,7600.0,01.3
u.min
G ==

Điêu kiện để cho lỡi ủi ấn sâu vào đất là trọng lợng của bộ công tác cần
phải thoả mãn điều kiện :
G
u
G
u.mim
.
Ơ đây chon G
u
= 18 (KN).
Phản lực của đất tác dụng lên bộ công tác .
Để tính bền ngời ta dùng giá trị lớn nhất của phản lực để xuất hiện trong tr-
ờng hợp máy làm việc nặng nhọc nhất, đó là lỡi ủi va vấp vào chớng ngại khi
máy chuyển dộng mà không khắc phục đợc. Lực của chớng ngại tác dụng lên lỡi
ủi là áp lực pháp tuyến N và lực ma sát F = f
1

.N có chiều hớng lên trên.
Ngoài ra còn có phản lực của đất tác dụng lên lỡi ủi cắt mòn P
02
, W
2
.
Khi máy gặp chớng ngại có các lực và phản lực sau tác dụng lên bộ công
tác.
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 11



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
Phân tích P thành 2 thành phần P
1
và P
2
Chiếu các lực theo phơng thẳng đứng và phơng ngang ta đợc:
P
1
=N.sin(+
1
) + W
2
(a)
P
2
=N.cos( +
1
) - P

02
(b)
Trong đó :

1
: Góc ma sát giữa đất và thép
Lực động có thể đánh giá bằng hệ số động k
đ
=
t
P
P
1
1
K
đ
=1,5 ữ 2,5 lấy k
đ
= 1,5
Lực P
1
t
xác định theo khả năng kéo bám của máy kéo và tải trọng động khi
lỡi ủi va vấp vào chớng ngại vật .
P
1
max
= P
1
t

+ P
đ
1
Trong đó : P
1
t

là lực tĩnh tơng ứng với điêu kiên trợt,
P
đ
1
lực động phụ thuộc vào lực quán tính của khối đất chuyển động.
Ta xác định theo công thức (7.23_MTL):
P
1
t
max =
)(cot.1
).
u
G
mk
(G
1max
max


+
+
g

Trong đó :
- G
mk
: Trọng lợng của máy kéo G
mk
=48440 (kg) =48440(N).
- G
u
: Trọng lợng của lỡi ủi G
u
= 18 (KN).
-
max
: Hệ số bám lớn nhất của bộ di chuyển với đất.
Bộ di chuyển là bánh xích nên
max
= 0,85 _0,95
- : Góc cắt =55
0

- f
1
: Góc ma sát giữa đất với thép f
1
= 0,65 (bảng 1.5 MTL)
Có f
1
= arctgf
1
= arctg 0,65 = 33,02

0
Thay số :
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 12



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
P
1
t
max =
2,384
)
0
35
0
3,020,85cotg(31
).0,8581(484,4
=
+
+
(KN).
Lực động có thể đánh giá bằng hệ số động

K
đ
=
t
P
P

1
1
=> P
1
=K
đ
.P
1
t
Khi tính bền của bộ lỡi ủi hệ số K
đ
= 1,5 _ 2,5 số nhỏ lấy với đất cấp III số
lớn lấy với khi gặp chớng ngại vật là khối đất đá, khối gạch xây.
ơ đây ta lấy K
đ
= 1,5
P
1
= P
t
1max
.k
đ
= 438,2.1,5= 657,3 (KN)
P
2
max
=P
1
max

.
)
0
35
0
cotg(33,02 +
= 488,6.
)
0
35
0
cotg(33,02 +
P
2
max
= 13,1 (KN).
P
2
max
= 13,1.1,5= 19,65 (KN).
2.3. Lực trên cơ cấu nâng thiết bị ủi .
Tính lực nâng ở cán piston cho 2 vị trí:
2.3.1.Lực đẩy của xi lanh thuỷ lực ở đầu quá trình cắt:
Lực đẩy của xi lanh thuỷ lực ở đầu quá trình cắt có thể xác định từ phơng
trình mô men của các lực tác dụng lên bộ lỡi ủi đối với điểm C.



S
n

P
02
P
01
G
u
G
m
O
m
0
L
L
r
A B
1
L
m
L
a
Lấy Phơng trình momen tại C :
M
c
=P
02
.l + G
U
.l
0
S

n
.r P
01
.m = 0
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 13



Hình 2.3 - Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi khi bắt đầu cắt.
Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL

r
o
l
u
Gm
01
P.l
02
P
max
n
S

=
Trong đó:
P
01
: Lực cản riêng theo phơng ngang ở mép lỡi cắt.
p

01
= 40 N/mm = (bảng 7- 4 MTL)
P
01
=40.3,6 = 144 (KN)
k

=2,5 ữ3,5 Mpa = 2,5 .10
3
(KN/m
2
)
r
n
:bán kính từ tâm quay của thanh đẩy đến tâm xi lanh nâng.
r
n
=3,5(m) l
1
=1(m) l
m
=1,75-a=1,75-0,17=1,58(m)
l
0
=4,7 (m) l = 5,7(m) m = 0,5(m)
G
mk
=484,4(KN) G
u
=18(KN)

P
02
: Lực cản riêng theo phơng pháp tuyến.
P
02
= 2,5.10
3
.3,6. 0,01 = 90 (KN)
Thay số vào ta có :

(KN) 8,011
3,5
7,4.815,0.4417,5.09
max
n
S =

=
Trị số S
n
max
cần phải kiểm tra theo điều kiện ổn định của máy kéo khi nó bập
bênh ở điểm A dới tác dụng của lực đẩy. S
n
max
< S
n
ôđ
Từ phơng trình cân bằng các lực tác dụng lên máy ủi khi máy kéo bập bênh
đối với điểm A, ngời ta xác định lực nâng P

02

cần thiết để giữ lỡi ủi khi chuyển
động.
Lực nâng cần thiết nhất đợc xác định theo điều kiện ổn định :

0M
A
=



1
10
'
02
).(.
ll
llGlG
P
ummk
+
++
=

(KN) 5,291
17,5
1),74.(81 448,4.1,58
'P
02

=
+
++
=
Xét sự cân bằng lực tác dụng nên máy ủi bằng cách lấy phơng trình mô men
đối với điểm C
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 14



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
M
c
=P
02

.l P
01
.m G
u
.l
0
S
od
.r = 0

(KN)2,661
3,5
18.4,7-144.0,5-129,5.5,7
od

n
S
n
r
0
.l
u
G- .m
01.
P l
'
02
P
od
n
S
==
=
S
n
max
< S
n
ođ

Vậy máy làm việc ổn định ở vị trí bắt đầu cắt.
2.3.2. Lực nâng S
n
khi bắt đầu nâng bộ lỡi ủi ở cuối quá trình cắt
Lực nâng S

n
khi bắt đầu nâng bộ lỡi ủi ở cuối quá trình cắt đợc xác định từ
phơng trình mô men các lực tác dụng lên bộ công tác đối với điểm C.

n
r
.m
1
Pl
2
P.l
d
.l
d
G
0
.l
u
G
n
S
++++
=
Trong đó :
G
u
: Trọng lợng bộ lỡi ủi. G
u
=18 ( KN)
G

đ
: Trọng lợng khối đất đợc nâng lên.
G
đ
= F
n
.L..1/K
tx
Với :
: Trọng lơng riêng của đất : = 18 KN/m
3
= 18.10
-9
(KN/mm
3
)
k
tx
: Hệ số tơi xốp của đất : k
tx
= 1,25
L : Chiều dài lỡi ủi. : L= 3,6( m).

Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 15



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL

B

0
L
A
2
L
G
0
P
1
P
r
O
G
m
S
n
G
đ
L1
t
t
t
L
m
d
L
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 16

Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL



e
a
b
d
f
o
n
m
3
3

1
5

h
Hình 2.4 sơ đồ tính thể tích khối đất.
F
n
: Diện tích mặt cắt ngang của đất ở trong lỡi ủi.
F
n
= =F
AnB
+ F
ABD
Ta có :

= góc ABx = 75
0
ABd = 15
0

0
la góc ma sát trong của đất
0
= 35 = arctgf
2
= arctg0,7
35,1
sin75
3,1
sin75
===
H
AB
355,1
tg15 tg15
==+ AB
EDDE
DE = 0,28
Ta co F
ABD
=
2
1
.ED.AB=
2

1
.0,28.1,35= 0,2 (m
2
)
F
AnB
=
360
37,357
2
R
-
2
1
.R
2
sin30
0
=
360
3,1.14,3.30
2
-
35,1.4,1
2
1
= 0,08(m
2
)
F

n
= 0,2 +0,08 = 0,1 (m
2
)
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 17



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
G
đ
= F
n
.L..1/K
TX
= 0,1.3,6.18.1/1,25 = 11(KN)
- Lực cản trợt xác định theo công thức.
= f
2
.T + C.F
T : Lực kéo đặt ở trớc lỡi ủi gặp chớng ngại vật thì. T = 0
C : Hệ số bám của đất khi trợt, tra bảng (1-7) lấy C = 0,015 (Mpa)
F : Diện tích mặt trợt. F = BD.L =1,1 . 3,6 = 3,96 (m
2
)
BD =
sin15
28,0
sin15
=

DE
= 1,1
= C.F = 0,015.10
3
. 3,96 = 59,4 (KN)
Lấy phơng trình momen cân bằng của các lực tác dụng lên bộ công tác tại điểm
C ta có :
M
c
= G
u
.l
0
+ .l + G
đ
.l
đ
- P
2
.l + P
1
.m S
n
.r = 0
S
n
max
=
r
.m

t
1
P.l
t
2
P
d
l
d.
G.l
0
.l
u
G +++
Trong đó :
P
2
= 15,4 (KN) , P
1
= 30,8 (KN)
G
đ
= 5,18 (KN)
Thay số:
4,811
3,5
5,0.8,307,5.4,155,5.18,57,5.4,597,4.18
n
S =
++++

=
(KN)
kiểm tra điều kiên ổn định của máy. máy bị mất ổn định tại điểm B . Khi đó
lực P
02

để giữ máy
Lực S
n
ođ
đáy khi cân bằng mô men tại điểm B.
P

02
=
( )
( )
1
ll
1
ll
1
l
d
l
d
G)
1
l
0

(l
u
G-
m
l
mk
G


Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 18



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
=
6,27,5
)6,27,5.(4,59)6,25,5.(18,5)6,27,4.(18)7,06,2.(4,484


=303,2 (KN)
Vậy
S
n
ôđ
=
3,5
5,5.96,37,5.4,597,4.185,0.8,307,5.2,303 ++++
= 625,3(KN).
Khi đó S
n

max
< S
n
ođ
Vậy máy làm việc ổn định.
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 19



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
Tính chọn sơ bộ hệ thống thủy lực
4.1. Hệ thống điều khiển thủy lực máy ủi
Truyền động thủy lực có tác dụng truyền chuyển động hay công suất từ động cơ
đến các bộ phận làm việc của máy hoặc từ trục này đến trục khác nhờ chất lỏng
hay động năng của chất lỏng.
Hệ thống điều khiển thủy lực có cấu tạo nhỏ gọn, không có hệ thống thanh bản
lề phức tạp, có khả năng truyền lực đi xa, lực tác dụng lên tay điều, bàn đạp và
hành trình của chúng nhỏ hơn hệ thống cơ học rất nhiều do đó ngời lái đỡ mệt
mỏi và nâng cao đợc năng suất. Tuy nhiên đóng mở cơ cấu có hiện tợng giật nên
phát sinh tải trọng động ở các cơ cấu, cần phải dùng dầu đặc biệt và bị tổn thất
khi hệ thống bị rò rỉ.
Hệ thống điều khiển thủy lực máy ủi là hệ thống điều khiển thủy lực kiểu kín
đồng thời là hệ thống điều khiển tự động theo tín hiệu chiều sâu cắt có cấu tạo
nh sau:
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 20



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
8

2
3
1
6
7
5
4
9
1 - Bơm của hệ thống tự động
2 - Bộ van phân phối
3 - Xi lanh
4 - Van một chiều
5 - Van an toàn
6 - Bộ lọc
7 - Thùng dầu
8 - Bơm của hệ điều khiển bằng tay
9 - ống dẫn tới bộ điều khiển tay
Nguyên lý làm việc: Nếu nh vị trí của dầm đẩy hoặc khung đẩy của máy ủi phù
hợp với đất trích đo góc (nó đóng vai trò là phần tử nhạy) thì mạch điện tử của
con trợt điều khiển của bộ phân phối 2 sẽ bị ngắt và lúc đó con trợt ở vị trí trung
gian. Khi đó các buồng của xi lanh 3 sẽ đóng lại, chất lỏng đợc bơm từ 1 chảy
qua bầu lọc 6 và về thùng dầu 7. Khi chiều sâu cắt thay đổi lúc đó đát trích đo
góc nhận đợc tín hiệu mất thích ứng do đó mạch điện từ ở bên phải và ở bên trái
của van trợt điều khiển đợc đóng lại và nó tác động nên con trợt chính làm cho
con trợt chính chuyển từ vị trí nào đó đến vị trí tận cùng ở bên phải hoặc bên trái
và chất lỏng từ bơm 1 đợc cung cấp qua bộ phận phân 2 đến các buồng làm việc
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 21

Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
của xi lanh 3. Đồng thời buồng không làm việc của xi lanh 3 sẽ thông với đờng
dầu hồi và lỡi ben sẽ đợc nâng lên hoặc hạ xuống phù hợp với tín hiệu nhận đợc.
Quá trình làm việc đến khi nào tín hiệu mất thích ứng không còn nữa, sau đó hệ
thống ngừng hoạt động.
4.2. Tính toán sơ bộ đờng kính xi lanh thủy lực
áp suất trong xilanh thuỷ lực p:
p = 30MPa = 3.10
4
KN/m
2
.
Đờng kính của piston và cán piston đợc xác định theo công thức sau:

2 2
n
D d
2p k.S
4 4


=
ữ

Trong đó: d - đờng kính cán piston
D - đờng kính piston
k = 1,5 - hệ số an toàn

07.0
10.3 2

25,1.181.4
2
4
4
==


p
KS
n
Thông thờng ta có:
D=0.07/0.3 = 0,23 (m)
D = 0,23.0,7 =0,16 (m)
Chọn đờng kính xi lanh D = 235 (mm)
tính hành trình pítông
2.4. Tính bền lỡi ủi.
2.4.1. Chọn vị trí tính toán và tính bền:
Để tính toán bền lỡi ủi, đầu tiên phải phân tích ngoại lực tác dụng để tìm ra
cá vị trí có lực tác dụng lớn nhất theo điều kiện làm việc của máy ủi, vì với lực
lớn nhất đó khi tác dụng lên máy ủi sẽ gây lên nguy hiểm nhất là về phơng diện
sức bền cho các chi tiết của máy ủi làm việc tơng ứng với điều kiện và vị trí đó.
Các ngoại lực tác dụng lớn nhất ở các điều kiện làm việc nh sau:
- Lực P1 và Xc đạt tới giá trị giới hạn khi máy ủi làm việc ứng với lúc sử
dụng toàn bộ sức kéo của máy kéo và có thể tính đến lực tác dụng của lực quán
tính. Có điều kiện này là lúc máy ủi đang cắt bình thờng mà lỡi cắt gặp trở ngại.
- Phản lực P2 và lực nâng xi lanh S có thể đạt tới giá trị lớn nhất tơng ứng lúc
lỡi cắt cùng với đất trong điều kiện sử dụng toàn bộ công suất của động cơ. Điểm
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 22

Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
tác dụng của P1, P2 có thể là điểm bất kỳ nào đó trên bề mặt lỡi cắt. khi tính các
chi tiết riêng biệt nào đó cần xét đến ảnh hởng P1, P2.
Chọn vị trí tính toán.
Vị trí thứ nhất :
Trong quá trình cắt lỡi ủi gặp chớng ngại, điểm tựa của chớng ngại nằm ở
giữa lỡi ủi, khi đó cơ cấu nâng ở vị trí làm việc.
Điều kiện tính toán :
* Máy ủi chuyển động trên mặt ngang với tốc độ danh nghĩa.
* Khi va vấp vào chớng ngại máy sử dụng lực kéo bám là lớn nhất.
k
đ
= 2,5
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 23



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
Vị trí thứ hai :
Trong quá trình nâng lỡi ủi ra khỏi chiều sâu cắt gặp chớng ngại điểm tựa
của chớng ngại ở giữa đồng thời máy chuyển động.
Điều kiện tính toán :
* Máy ủi chuyển động trên mặt ngang.
* Lực nâng và lực kéo lớn nhất đợc xác định theo điều kiện ổn định và theo
công suất của động cơ ; k
đ
= 1,5.
Vị trí thứ ba :
Trong quá trình ấn sâu lỡi ủi vào đất gặp chớng ngại vật điểm tựa của chớng

ngại nằm ở giữa, đồng thời máy chuyển động.
Điều kiện tính toán :
* Máy ủi chuyển động trên mặt ngang.
Lực ấn sâu và lực kéo lớn nhất, k
đ
= 1,5.
Vị trí thứ t :
Cắt đất gặp chớng ngại, điểm tựa của chứơng ngại ở mép ngoài cùng của lỡi
ben cơ cấu nâng đống.
Điều kiện tính toán : Nh vị trí 1.
Vị trí thứ năm :
Tơng tự nh vị trí 2, với điểm tựa của chớng ngại ở mép ngoài cùng của lỡi
ben.
Điều kiện tính toán : Nh vị trí 2.
Vị trí thứ sáu :
Tơng tự vị trí 3, điểm tựa của chớng ngại ở mép ngoài cùng.
Điều kiện tính toán : Nh vị trí 3.
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 24



Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
Tính toán bền lỡi ben theo trình tự sau đây. khi xây dựng sơ đồ tính toán
máy ủi.
Ta thấy các ngoại lực G, P
1
, P
2
, S
n

tác dụng lên máy ủi. Trọng lợng của các
thiết bị công tác và vị trí trọng tâm đợc xác định từ số liệu của mô hình thực tế t-
ơng tự.
Các lực P
1
, P
2
, S
n
ở trên ta có:
P
1
= P
t
1max
. k
đ
( KN )
P
2
= P
t
2max
. k
đ
( KN )
Lực S
p
xác định theo phơng trình
S

p
= k
đ
. S
n
K
đ
hệ số động k
đ
= 1,35 ữ 1,5 Lấy k
đ
= 1,4
S
p
= 1,4 . 181,4= 253,96 (KN)
Ngoài các lực P
1
, P
2
, S
n
tác động vào lỡi ben còn có trọng lợng lỡi ben G
u
và
các lực X
A1
; Z
A1
; X
A2

; Z
A2
tại khớp và P
B1
và P
B2
tại thanh chống.
Hãy coi lỡi ben nh một dầm liên kết khớp tại các điểm A
1
và A
2
trong đó bỏ
qua mô men tác động trong mặt phẳng ngang đặt vào lỡi ben theo các dầm đẩy ,
điều đó chỉ làm tăng độ an toàn lên một ít .
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 25




S
n
Z
A
2
X
A
2
Z
A
X

A
P
1
P
2
L
Z
A
1
X
A
1
Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
Hình 2.6 Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi.
Giả thiết rằng hình dáng và kích thớc mặt cắt ngang của lỡi ben là không
đổi dọc theo chiều dài lỡi ben .
Mặt cắt a-a là mặt cắt nguy hiểm nhất , vì tại vị trí đó sẽ có nội lực là lớn
nhất .
Nội lực xuất hiện trong mặt cắt nguy hiểm sẽ xác định đợc nếu xác định đ-
ợc toạ độ trọng tâm của mặt cắt và phơng của các trục quán tính chính.
Sau đây sẽ xác định các đặc trng của mặt cắt .
Hình dạng mặt cắt (hình vẽ).
Phần lỡi cong có bán kính cong R = 1300 ( mm).
Chọn chiều dày = 14 (mm)
Góc đặt lỡi = 75
0
Phần nối tiếp với phần cong để lắp lỡi cắt có =14 (mm), dài 250 (mm)
Lỡi cắt dày =20 (mm) dài 186 (mm)
Xà ngang tăng cứng , chọn thép hình trữ nhật:
Trị số cần tìm với các trục

Hai thép tăng cứng có =15 mm và dài 320 (mm) và 280(mm)
Bảng 2.1 Các thông số lỡi ủi.
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 26