tính toán thiết kế máy bốc xúc

Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
mục lục
Lời nói đầu 1
Chơng 1: tổng quan về tình hình sử dụng ,khai thác máy
bốc xúc ở Việt Nam 4
I.1-Tổng quan về máy xúc lật 4
I.1.1-Công dụng và phạm vi sử dụng của máy xúc lật 5
I.1.2- Phân loại máy xúc lật 5
I.1.3-Cấu tạo chung máy bốc xúc bánh lốp. 6
I.1.4- Một số đặc điểm chung của máy bốc xúc bánh lốp.6
I.2- Một số vấn đề chung trong sử dụng và thi công máy bốc xúc7
I.2.1- Các mức đánh giá về gàu xúc đối với máy bốc xúc.7
I.2.2- Các chỉ tiêu kĩ thuật về hoạt động của máy bốc xúc7
I.2.3- Các hệ số đầy gàu đối với các máy bốc xúc bánh lốp và bánh xích. .8
I.2.4-Các mức sản lợng của các máy bốc xúc bánh lốp 8
I.3- Tình hình sử dụng máy bốc xúc ở Việt Nam 9
I.4- Truyền động thuỷ lực ở nớc ta hiện nay 10
Chơng 2:Tính toán thiết kế tổng thể máy bốc xúc bánh
lốp 12
II.1- Chọn dạng máy 12
II.1.1- Giới thiệu phơng án 12
II.1.2- Lựa chọn phơng án 12
II.2- Tính toán các thông số kĩ thuật cảu máy bốc xúc di chuyển bằng bánh
lốp 13
II.2.1-Tính năng suất của máy bốc xúc 13
II.2.2- Tính khối lợng máy bốc xúc 14
II.2.3- Tính lực kéo lớn nhất của máy bốc xúc 14
Chơng III.tính toán thiết kế một số cụm chi tiết chủ yếu

của máy bốc xúc 15
SV: Đỗ Tiến Quân - 1 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
III.1- Tính toán thiết kế bộ công tác 15
III.1.1- Tính toán thiết kế gàu xúc 15
1- Xác định hệ thống lực tác dụng lên gầu 15
2- Lực tác dụng vào mép góc gầu 15
3- Tính toán thiết kế gầu 17
III.1.2- Tính toán thiết kế răng gầu 18
III.1.3- Tính toán thiết kế cần xúc 21
1- Lực và biểu đồ nội lực của cần xúc 21
2- Tính chọn tiết diện cần xúc 25
III.1.4- Tính toán hệ thống lực tác dụng lên bộ công tác 30
III.1.5- Tính bền cho các chi tiết, cụm chi tiết thuộc bộ công tác 33
1. Mô hình tính 33
2. Tính bền 34
III.2- Tính ổn định cho máy bốc xúc 42
III.2.1- Trờng hợp máy bốc xúc gặp phải vật cản cứng đột ngột 42
III.2.2- Trờng hợp máy vừa xúc vật liệu vừa di chuyển lên dốc 43
III.3- Thiết kế hệ thống thuỷ lực 73
III.3.1- Xác định nhiệm vụ thiết kế và số liệu ban đầu 45
1-Nhiệm vụ thiết kế 45
2-Số liệu ban đầu 45
III.3.2- Xây dựng sơ đồ truyền động thuỷ lực tổng thể 47
III.3.3- Xác định các thông số cơ bản của hệ thống truyền động thuỷ lực và
tính chọn các cụm máy thuỷ lực chính 49

1-Đối với các động cơ và xy lanh thuỷ lực 49
2-Tính chọn thùng dầu 57
Chơng 4.tính toán gia công chế tạo răng gầu xúc của
máy bốc xúc
IV.1-Phân tích tính năng, điều kiện làm việc của răng gầu 60
1- Chọn vật liệu, Phôi.60
SV: Đỗ Tiến Quân - 2 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
2- Nguyên công khoan lỗ bắt bu lông61
3- Nguyên công nhiệt luyện 63
4- Nguyên công nắn thẳng lần cuối63
5- Nguyên công kiểm tra chất lợng 63
Chơng 5. công tác sử dụng máy bốc xúc trên công tr-
ờng64
V.1 Một số vấn đề chung về sử dụng máy bốc xúc trên công trờng
64
1- Một số vấn đề chung khi sử dụng máy bốc xúc trên công trờng
64
2- Khai thác kĩ thuật máy bốc xúc 67
V.2- Bảo quản kĩ thuật máy bốc xúc 68
1- Khái niệm chung.68
2- Những yêu cầu đối với nơi bảo quản máy 68
3- Tổ chức bảo quản máy bốc xúc 69
V.3 Bảo dỡng và sửa chữa kĩ thuật máy bốc xúc 70
1- Bảo dỡng kĩ thuật 71
2- Sửa chữa máy bốc xúc.75

V.4- Các h hỏng thờng gặp trong máy bốc xúc.80
V.5- Vận chuyển máy bốc xúc 85
1- Vận chuyển bằng cách tự hành 85
2-Vận chuyển bằng phơng tiện vận chuyển.86
SV: Đỗ Tiến Quân - 3 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
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 trớc khi ra trờng ,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 dợt 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 đợc giao đề tài : Tính toán, thiết kế máy bốc xúc ,truyền động thuỷ
lực .Đây có thể nói là đề tài không mới nhng 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 nớc, đất
nớc ta đang chuyển mình phấn đấu từ một nớc nghèo nàn lạc hậu trở thành nớc
công nghiệp hoá, hiện đại hoá.Và hiện nay đất nớc ta đang cố gắng tự nghiên
cứu sản xuất các thiết bị máy móc trong nớc thay thế hàng nhập khẩu nhằm giảm
chi phí đầu t .
Đợc sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo hớng dẫn :
Ts: Thái Hà Phi
Cùng tập thể các Thầy ,Cô giáo trong bộ môn Máy Xây Dựng & Xếp Dỡ tr-
ờng Đại Học GTVT Hà Nội cộng với sự nỗ lực của bản thân .Em đã hoàn thành
thiết kế đợc giao.
Do thời gian và kiến thức có hạn, mặc dù đã rất cố gắng .Song trong quá
trình thiết kế không tránh khỏi những thiếu sót .Vì vậy Em kính mong các

Thầy ,Cô giáo trong bộ môn nhận xét ,chỉ bảo để giúp Em hoàn thiện hơn đồ án
của mình. Giúp cho buổi bảo vệ đồ án đạt kết quả tốt.
Một lần nữa Em xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo hớng dẫn cùng toàn
thể các Thầy, Cô giáo trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội ngày 15/5/2002
SV: Đỗ Tiến Quân - 4 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
Sinh viên thực hiện

Đỗ Tiến Quân


Ch ơng I: Tổng quan về tình hình sử dụng,khai thác máy
bốc xúc ở Việt Nam

I-1: Tổng quan về máy xúc lật
Máy bốc xúc một gầu thuộc nhóm máy động lực .Nó đóng vai trò quan
trọng và đợc sử dụng rộng rãi trong các công trờng xây dựng , nhiệm vụ là bốc
xúc vật liệu xây dựng ,đất đá, sỏi than,rácở máy bốc xúc một gầu tự hành
,thiết bị làm việc trực tiếp với vật liệu là gầu xúc,nó dợc lắp chốt bản lề với một
tay cần,đầu kia của tay cần dợc lắp chốt bản lề với khung máy kéo hoặc dầu kéo.
Tay gầu quay tơng đối đợc với khung và gầu là nhờ các xy lanh thuỷ lực dợc cấp
dầu cao áp từ máy bơm ,máy bơm dợc dẫn động từ động cơ đốt trong của máy
kéo. Máy bốc xúc một gầu có các loại: loại dỡ tải(đổ vật liệu)phía trớc máy ,loại
đổ sang hai bên sờn và loại đổ vật liệu ra phía sau(máy xúc vợt)
ở loại gầ đổ vật liệu phía trớc xúc vật liệu bằng cách cho máy tịnh tiến và

hạ gầu xuống cho lỡi gầu cắm vào đống vật liệu ,sau đó quay gầu với góc quay
45
0
-60
0
.ở loại gầu đổ bên hông bộ công tác xúc đợc đặt trên mâm quay,sau khi
xúc vật liệu song sẽ quay tay gầu cùng với cần sang hai bên hông để đổ xuống
phơng 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 lợn vòng . ở máy
gầu đổ phía sau lấy vật liệu phía trớc,sau khi đã xúc vật liệu ngời ta điều khiển
tay gầu và gầu về phía sau máy để dỡ vật liệu,vật liệu chảy về phía đuôi gầu.
Loại máy bốc súc một gầu đổ vật liệu phía sau ít thuận lợi cho khai thác,nên nó
dần đợc thay thế bằng loại máy đổ phía trớc và loại máy đổ bên hông.
Thông số cơ bản của máy bốc xúc một gầu là tải trọng nâng của nó. Đối
với loại máy đổ vật liệu phía trớc là vật liệu chứa trong gầu,đối với loại máy đổ
vật liệu phía bên hông, ngoài trọng lợng của vật liệu chứa trong gầu còn phải kể
SV: Đỗ Tiến Quân - 5 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
đến trọng lợng bộ phận công tác. Sức nâng của máy xúc một gầu di chuyển bánh
lốp từ 0,32-5 Tấn; đối với máy di chuyển xích từ 2-10 Tấn.
Cho gầu xúc vật liệu đợc thực hiện bằng hai phơng pháp :
Phơng 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 đợc chất đầy trong gầu.
Phơng 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 trớc,gầu sẽ đợc chất đầy vật liệu từ từ.
Theo phơng pháp hai đạt hiệu quả cao hơn, vì khi gặp vật liệu cục không
thể đa sâu gầu một lần vào đống vật liệu đợc,do lực cắm lỡi gầu lớn, bộ phận di
chuyển máy sẽ bị trợt. Do đó gầu đợc đa vào đống vật liệu cục phải từng nấc sẽ
thuận lợi hơn, giảm đợc lực cản. Theo phơng pháp hai sẽ tiết kiệm năng lợng hơn
so với phơng pháp một, nhng 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 đợc 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 đợc vào thùng xe ôtô hoặc phễu chứa
vật liệu.
Nếu sức nâng của gầu (1,25-5)tấn thì chiều cao nâng gầu là (2,8-3,6)m. Tốc
độ di chuyển của máy bốc xúc một gầu chạy xích tơng đơng tốc độ di chuyển
của máy kéo bánh xích từ(3-8)km/h; khi lắp thêm hộp giảm tốc phụ thì có thể
đến(8-12)km/h với mục đích để đảm bảo lực đẩy lớn nhất so với lực bán di
chuyển bánh xích trên nền. Máy bốc xúc một gầu bánh hơi, thờng đợc 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 lợng riêng của máy bốc xúc một gầu di chuyển bánh hơi th-
ờng (3-4)Tấn trên một tấn sức nâng của gầu.
Công suất cần thiết của động cơ đợc xác định từ trọng lợng máy và tốc độ
di chuyển của máy, thờng cứ (25-35)KW trên một tấn sức nâng của gầu.
*Công dụng ,phân loại, phạm vi sử dụng của máy bốc xúc một
gầu
I-1.1Công dụng và phạm vi sử dụng của máy xúc lật
+Máy xúc lật trong xây dựng đợc sử dụng để xếp dỡ, vận chuyển với cự
ly ngắn các loại vật liệu rời (cát đá sỏi), tơi hoặc dính, xúc các loại hàng rời,
hàng cục nhỏ.
SV: Đỗ Tiến Quân - 6 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp

GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
+khai thác (đào và xúc)đất thuộc nhóm:I và IIvà đổ lên các thiết bị vận
chuyể;
+có thể vận chuyển các loại vật liệu trên trong cự ly đến 1Km
+ Nó đợc 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 tơi,bê tông Atphal Ngoài ra máy bốc xúc còn đợc sử dụng
vào một số công việc khác tuỳ vào bộ công tác của từng máy mà ta có công dụng
riêng
I.1.2:Phân loại máy xúc lật
Các máy xúc lật tuy rất đa dạng về hình dáng nhng 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 trớc máy.
+Máy xúc lật dỡ tải hai bên sờn.
+Máy xúc lật dỡ tải ra phía sau.
- Theo kết cấu thiết bị công tác:
- Theo kết cấu tổng thể:
+Máy xúc lật làm việc liên tục.
+Máy xúc lật làm việc theo chu kỳ
I.1.3.Cấu tạo chungmáy bốc xúc bánh lốp
SV: Đỗ Tiến Quân - 7 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà

Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
1-
gầu
xúc;
2-
thanh đẩy; 3-xy lanh lật gầu; 4-khung chính; 5-ca bin điều khiển ;
6-máy cơ sở; 7,10: hệ thống di chuyển bánh lốp; 8- khớp quay; 9:xy lanh
nâng hạ khung chính.
I.1.4.cấu tạo tổng thể của máy bốc xúc một gầu
Máy bốc xúc một gầu có bộ công tác đạt trên mấy cơ sở .Bộ công tác của
máy gồm: Cần ,tay gàu, gầu _răng gầu, các chốt liên kết và hệ thống xi lanh
thuỷ lực. Cần là bộ phận nâng gầu lên cao phục vụ quá trình xúc và đa vật liệu
lên cao.Cần đợc nâng lên nhờ hai xi lanh thuỷ lực đặt ở hai bên máy.Tay gầu là
bộ phận để thay đổi góc cắt đất và lật gầu khi đổ vật lệu.Tay gầu đợc điều khiển
bằng xi lanh tay gầu đặt ở trớc máy.Gầu để đựng vật liệu , răng gầu có tác dụng
để chống mòn và gẵy lỡi gầu khi gặp vật liệu cứng.Răng gầu khi mòn có thể thay
thế nhanh chóng.ở bộ công tác còn có bộ phận là khớp và chốt liên kiết , chúng
có tác dụng để liên kết các chi tiết lại với nhau
Máy cơ sở của máy bốc xúc một gầu gồm các phần động lực ,bộ di chuyển,
khung máy và ca bin lái.
Máy bốc xúc bánh hơi sử dụng động cơ Diezen 4 kì ,đặt ở phía sau máy, các
xi lanh đợc đặt thẳng đứng, thân máy và ca bin đợc đặt ở trên xát xi.Hệ thống
điều khiển đợc đặt trong ca bin lái.Hệ thống điều khiển bằng điện điều khiển các
xi lanh tay gầu, xi lanh cần và xi lanh lái máy bốc xúc một gầu có bánh trớc và
bánh sau đều là bánh chủ động nên rất cơ động và dể di chuyển trong quá trình
làm việc
SV: Đỗ Tiến Quân - 8 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp

GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
* máy bốc xúc bánh lốp
-Sử dụng động cơ diezen, chế độ làm việc nặng của Caterpillas.
-Ca bin tiện nghi, có tầm quan sát tốt,có cơ cấu điều khiển và nâng tự động.
-Vô lăng và chỗ ngồi giảm chấn có thể điều chỉnh đợc, bốn bánh có phanh
đĩa ngâm kín trong dầu.
- Truyền động biến mô tự động cho phép ngời lái có thể lựa chọn chế độ
điều khiển bằng tay hoặc tự động.
- Kiểm soát các chức năng làm việc của máy bằng máy tính. Có thể hiển thị
báo khi phanh bị mòn quá, có cơ cấu hành tinh giới hạn trợt.
-hệ thống giảm chấn điều khiển lái tự động đóng, mở
-Có thể kiểm soát tải trọng
*máy bốc xúc có bộ di chuyển bánh xích:
-Tính đa năng cao: có thể đào,chất tải,ủi,lấp hố móng với mọi điều kiện đất
nề.
- Ca bin êm dịu đảm bảo môi trờng tuyệt vời cho ngời lái.
- Xích bôi trơn kín làm giảm mức mài mòn và chi phí bảo dỡng.
- Thanh nối kín làm kéo dài chu kì bôi trơnvà giảm thời gian bảo dỡng.
-điều khiển gầu tự động cho phép nâng gầu tới chiều cao để đặt trớc và
quay vềvới góc đào đặt trớc, làm giảm thời gian chu kì làm việc.
-Các gầu công dụng chung và đa dụng, cơ cấu thay dầu nhanh và nhiều
thiết bị công tác khác làm tăng tính đa năng của máy.
- Động cơ phía sau tạo ra sự ổn định tự nhiên nh một đối trọng, tầm quan
sát tốt và tỉ lệ trọng lợng/công suất tốt.
-Truyền động thuỷ lực thuỷ tĩnh điều khiển điện tử cho phép điều khiển hai
giải xích độc lập. Quay vòng nhanh, tốc độ thay đổi vô cấp hai chiều gia tốc
nhanh, cơ động và năng suất cao.
-Bơm và mô tơ thuỷ lực có dung tích làm việc thay đổi làm cho hiệu quả

làm việc cao và điều khiển dễ dàng.
-Thanh nối chữ Z làm tăng lực đào, ít điểm bơm mỡ hơn và tốc độ đổ
nhanh hơn.
I.2.Một số vấn đề trong sử dụng và thi công máy bốc xúc
SV: Đỗ Tiến Quân - 9 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
I.2.1các mức đánh giá về gầu xúc đối với các máy bốc xúc
- Sức chứa chất đống của một gầu xúc của máy bốc xúc đợc dựa trên các
tiêu chuẩn SAE. Tiêu chuẩn này quy định góc dốc tự nhiên của vật liệu là 2:1 đối
với phần vật liệu nằm ở phía trên của sức chứa gạt bằng. Sự điều chỉnh theo hệ số
đầy gầu đối với một gầu xúc của máy bốc xúc điều chỉnh sức chứa chất đống đổi
theo khối vật liệu rời(ICY) dựa trên loại vật liệu đợc đào.
Khi khối vật liệu theo thể tích của một gầu xúc đợc xác định, bắt buộc phải
kiểm tra về trọng lợng đối với tải. Khác với máy đào, để đa gầu xúc vào vị trí đổ,
máy bốc xúc bắt buộc phải quay và di chuyển cùng với tải. S EA đã thiết lập các
giới hạn về trọng lợng tải hoạt động đối với các máy bốc xúc. Một máy bốc xúc
bánh lốp bị giới hạn bởi tải hoạt động, theo trọng lợng, giá trị này nhỏ hơn 50%
của tải trọng đầy đủ tĩnh đợc xác định theo trọng lợng kết hợp của tảivà gầu xúc,
đợc đo từ trọng tâm của thiết bị đến cự li tiếp cận tối đa của gầu xúc, với đối
trọng và các lốp thờng. Với trờng hợp máy bốc xúc bánh xích, tải trọng hoạt
động đợc giới hạn dới 35% của tải trọng tĩnh. Hầu hết các gầu xúc đợc thiết kế
kích thớc dựa trên trọng lợng tiêu chuẩn 3.000 lb trên Cuyd vật liệu rời.
I.2.2-các chỉ tiêu kỹ thuật về hoạt động
Các chỉ tiêu kĩ thuật về hoạt động đại diện đối với một máy bốc xúc bánh
lốp đợc liệt kê dới đây:
-Sức kéo của bánh đà của động cơ 119@ 2.30 rmp.

-các tốc độ tiến và lùi:
Thấp: 0-3,9 m/ph
Trung bình : 0-11,1 m/ph
Cao : 0-29,5 m/ph
Tải trọng hoạt động: (SEA) 6.800lb
Tải trọng vơn thẳng về phía trớc: 17.400lb
Tải trọng vơn quay đủ vòng:16.800lb
Lực nâng: 18.600lb
Lực phá tối đa: 30.300lb
I.2.3-Các hệ số đầy gầu đối với các máy bốc xúc bánh lốp và bánh xích
Vật liệu Hệ số đầy gầu của máy
bốc xúc bánh lốp(%)
Hệ số đầy gầu của máy
bốc xúc bánh xích(%)
Vật liệu rời
Hỗn hợp các thành phần 95-100 95-100
SV: Đỗ Tiến Quân - 10 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
hạt ớt
Thành phần hạt đồng nhất
8
1
in
95-100 95-100
8
3

:
8
1
in
90-95 90-110
4
3
:
8
1
in
85-90 90-110
1in và lớn hơn 85-90 90-110
đá đợc phá nổ
Phá nổ kỹ 80-95 80-95
Trung bình 75-90 75-90
Kém 60-75 60-75
Khác
Hỗn hợp đá bùn 100-120 100-120
Mùn ẩm 100-110 100-120
Đất 80-100 80-100
Các vật liệu gia cố xi măng 85-90 85-100
I.2.4-Các mức sản l ợng của các máy bốc xúc bánh lốp:
Mức năng suất của một máy bốc xúc sẽ phụ thuộc vào:
Thời gian cố định cần thiết để chất tải cho gầu xú,đổi số,quay đầu và đổ tải.
-thời gian cần thiết để di chyềnt vị trí chất tải.
-Thể tích thực tế của vật liệu đợc vận chuyển trong mỗi chuyến.
Các máy bốc xúc bánh lốp có khả năng di chuyển tốt hơn và có thể di
chuyển với tốc độ cao hơn trên các mặt đờng vận chuyển êm thuận, các mức
năng suất của chúng cao hơn so với các thiết bị bánh xích trong các điều kiện

thuận lợi đòi hỏi cự li di chuyển dài.
SV: Đỗ Tiến Quân - 11 -
Lớp: cghxdgt . K41
Kích cỡ máy, dungl-
ợng chất đống của gầu xúc
(cugd)
Thời gian chu kì
của máy xúc bánh lốp
(phút)
1,00-3,75 0,45-0,50
4,00-5,50 0,50-0,55
6,00-7,00 0,55-0,60
14,00-23,00 0,60-0,70
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
* các thời gian chu kì cố định của máy bốc xúc.
Khi vận chuyển với gầu xúc có tải, thiết bị cần phải di chuyển với tốc đổ
trung bình khoảng 80% so với tốc độ tối đa trong phạm vi tốc độ thấp. Khi trở về
không tải, thiết bị cần phải di chuyển với tốc độ trung bình khoảng 60% của tốc
độ cao nhất của phạm vi tốc độ trung bình đối với các cự li dới 100ft và tại tốc
độ khoảng 80% của tốc độ cao nhất trong cùng phạm vi tốc độ đối với các cự li
100 ft và lớn hơn. Các tốc độ trung bình (theo foot trên phút fpm) nên vào
khoảng cách nh sau:
-vận chuyển tất cả các cự ly:
0,8*3,9mph*88fpm /mph=274fpm
-Quay về, 0-99ft:
0.6*11,1mph*88fpm/mph=586fpm
-quay về 100ft và lớn hơn

0.8*11.1mph*88fpm/mph=781fpm
Nếu bề mặt của đờng vận chuyển không đợc bảo dỡng tốt, hoặc gồ ghề,
các mức tốc độ này cần phải đợc giảm đi theo các gí trị thực tế. Tác động của cự
ly vận chuyển tăng lên đến năng suất đợc thể hiện bằng việc tính toán nh sau
*thời gian chu kỳ:
Cự ly vận chuyển(ft) 25 50 100 150 200
Thời gian cố định 0.4
5
0.4
5
0.4
5
0.4
5
0.4
5
Thời gian vận chuyển 0.0
9
0.1
8
0.3
6
0.5
5
0.7
3
Thời gian trở về 0.0
4
0.0
9

0.1
3
0.1
9
0.2
6
Thời gian chu 0.5 0.7 0.9 1.1 1.4
SV: Đỗ Tiến Quân - 12 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
kỳ(phút) 8 2 4 9 4
Số chuyến/ giờ 86.
2
69.
4
53.
2
42.
0
34.
7
Sản lợng tấn/giờ 262 210 161 127 105
I.2.4-Các mức sản l ợng của các máy bốc xúc bánhxích:
Các mức sản lợng của các máy bốc xúc bánh xích đợc xác định theo cùng
cách thức đối với các máy bốc xúc bánh lốp
I-3:Tình hình máy bốc xúc ở Việt Nam
Những năm gần đây,mức độ cơ giới hoá trong lĩnh vực thi công ở nớc ta

ngày càng tăng,tính đến năm 1993 tổng số thiết bị cơ giới hoá đã tăng lên tới
40.000 chiếc,bao gồm gần 50 chủng loại khác nhau của khoảng 24 nớc sản xuất.
Trong đó bộ giao thông vận tải quản lỷtên 20%.Do số lợng máy móc quá nhiều
gây khó khăn cho công tác quản lý,khai thác những máy móc thiết bị thờng đợc
nhập từ các nớc Đông Âu từ những thập kỉ trớc nên tính tối u của bộ công tác và
máy cơ sở còn nhiều hạn chế. Hiện nay do điều kiện kinh tế nớc ta còn kém phát
triển,việc nhập khẩu hay đầu t chế tạo máy mới gặp rất nhiều khó khăn. Vì vậy
việc khai thác các thiết bị máy móc đã có và tối u hoá bộ công tác để phù hợp
với tình hình sử dụng của nớc ta là công việc rất quan trọng và cần thiết.
Hiện nay máy bốc xúc ở Việt Nam chủ yếu dùng ở các trạm trộn bê tông xi
măng,bê tông nhựa nóng. Một máy xúc có thể đáp ứng đợc cho một trạm. Ví dụ
nh tại xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng thuộc công ty xây dựng số 6 Hà Nội
có một máy bốc xúc KLD70 dung tích gầu 2 tấn phục vụ cho trạm trộn bê tông
xi măng công xuất 35m
3
/h. Hiện nay nớc ta đang trong công cuộc phát triển cơ
sở hạ tầng rất lớn vì vậy máy bốc xúc rất quan trọng và cần thiết.
TS SDĐN
Trung ơng 797 760
Địa phơng 867 800
Bộ xây dựng 239 214
Bộ giao thông 374 309
Bộ NN và PTNT 184 172
Hà Nội 41 35
SV: Đỗ Tiến Quân - 13 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc

Bảng số lợng máy bốc xúc thuộc quyền sở hửu của các đơn vị xây lắp có
đến 31-12-1998
I-4:truyền động thuỷ lực tại n ớc ta hiện nay
Truyền động thuỷ lực (TĐTL) là một tiến bộ khoa học kỹ thuật, đợc áp
dụng rộng rãi trong khoảng 30 năm tở lại đây trong nhiều ngành chế tạo máy.
Việc ứng dụng TĐTL ngày càng nhiều đã góp phần nâng cao các chỉ tiêukinh tế
kĩ thuật của máy móc, và nhất là đã đáp ứng một phần nhu cầu động hoá ngày
càng cao trong kỹ thuật.
Cùng với sự phát triển của thời đại,trên các máy xây dựng và xếp dỡ, đặc
bịêt là máy thi công, khuynh hớng thuỷ lực hoá dần dần chiếm u thế một cách
tuyệt đối. Năm 1984 ở các nớc t bản phát triển, các máy xây dựng và xếp dỡ
TĐTL nh cần trục ô tô, xe nâng hàng, máy làm đất chiếm tới 94%, cho tới nay
con số này xấp xỉ 100%.
Các máy xây dựng và xếp dỡ TĐTL đợc sử dụng rộng rãi ở các ga đờng sắt,
bến cảng,kho bãi hàng hoá, trên các công trờng xây dựng,bãi khai thác vật
liệu để thực hiện các công việc xếp dỡ hàng hoá, trục lắp các thiết bị, thi công
xây dựng. Sở dĩ chúng đợc sử rộng rãi nh vậy là do hệ thống truyền động thuỷ
lực có rất nhiều u điểm nổi bật.
- Có khả năng truyền đợc lực lớn và đi xa.
-Trọng lợng, kích thớc bộ truyền nhỏ hơn so với các kiểu truyền động thuỷ
lực khác.
-Các khả năng tạo ra những tỉ số truyền lớn ( tới 2000 hoặc cao hơn nữa).
-Quán tính của truyền động nhỏ.
-Truyền động êm dịu không gây ồn.
-Điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng, thuận lợi, không phụ thuộc vào công suất
truyền động.
-Cho phép điều chỉnh vô cấp tốc độ của bộ công tác.
- Có khả năng tự bôi trơn bộ truyền,nâng cao đợc tuổi thọ của máy.
- Có khả năng tự bảo vệ máy khi quá tải.
- có khả năng bố trí bộ truyền theo ý muốn, tạo hình dáng tổng thể đẹp, có

độ thẩm mỹ cao.
- Dễ dàng chuyển đổi chuyển động quay thành tịnh tiến và ngợc lại.
SV: Đỗ Tiến Quân - 14 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
- Sử dụng các cụm máy đã đợc tiêu chuẩn hoá, thống nhất hoá, tiện lợi cho
việc sửa chữa, thay thế cụm chi tiết, giảm thời gian và giá thành sửa chữa.
Tuy nhiên bên cạnh đó truyền động thuỷ lực vẫn còn tồn tại những nhợc
điểm:
-Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng công tác dễ bị rò rỉ hoặc
không khí bên ngoài dễ bị lọt vào làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn
định của bộ truyền động. Do vậy cần phải thờng xuyên kiểm tra bộ truyền động
này.
- áp lực công tác của dầu khá cao, đòi hỏi phải chế tạo bộ truyền động từ
các loại vật liệu đặc biệt và chất lợng công nghệ chế tạo phải rất cao. Do vậy giá
thành bộ truyền động thuỷ lực đắt.
Truyền động thuỷ lực có hai loại: truyền động thuỷ tĩnh và truyền động
thuỷ động.
Trong truyền động thuỷ tĩnh năng lợng truyền động đợc dùng dới hình thức
dầu có áp suất cao và chuyển động với vận tốc nhỏ.
Trong truyền động thuỷ đậu, năng lợng truyền đợc cơ bản là do kết quả sử
dụng động năng của dầu, còn áp suất dùng không cần lớn.
Với các máy xây dựng và xếp dỡ, truyền động thuỷ động cha phát triển đến
các bộ máy trực tiếp (tức là nó cha làm đợc nhiệm vụ quán xuyến từ động cơ đến
các cơ cấu cuối cùng của máy), mà chỉ có tính chất thay thế một khâu nào đấy
(ly hợp, hộp số ) của truyền động cơ học.
Trái lại truyền động thuỷ tĩnh đã giải quyết triệt để khâu truyền động từ

động cơ đến tận các bộ máy khác nhau trong máy, mà nhiều khi không hoặc ít
dùng hình thức cơ học hỗ trợ. Nói tóm lại, về mọi phơng diện, truyền động thuỷ
tĩnh đợc đánh giá cao.

Ch ơng ii:
Tính toán thiết kế tổng thể máy bốc xúc
II.1: chọn dạng máy
ii.1.1: giới thiệu ph ơng án
SV: Đỗ Tiến Quân - 15 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
Ngày nay máy bốc xúc đợc sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực thi công máy
xây dựng cơ bản. Để thiết kế một máy bốc xúc có thể có nhiều phơng án, mỗi
phơng án thiết kế đợc 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.
Căn cứ theo điều kiện làm việc và tính chất công việc của máy bốc xúc ta
có thể đa ra 3 phơng án thiết kế sau:
- Thiết kế máy bốc xúc làm việc tại trạm trộn nhựa atphan 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.
- Thiết kế máy bốc xúc làm việc tại các công trờng xây dựng cơ bản nh đ-
ờng xá, đập,thuỷ điện với điều kiện làm việc nặng nhọc và kém ổn định nh 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 bốc xúc làm việc tại các đô thị đợc dùng để làm các công
việc vệ sinh đô thị với điều kiện làm việc đơn giản nhẹ nhàng nh: tải trọng nâng
đổ nhỏ, tính chất công việc đơn giản. Do đó phơng án này thờng là thiết kế máy

bốc xúc bánh lốp mini và có tính vạn năng cao, thờng máy đợc gắn thêm bộ
công tác gầu đào ở phía sau.
II.1.2:Lựa chọn ph ơng án
Căn cứ vào tình hình thực tế sử dụng máy bốc xúc ở nớc ta hiện nay, máy
bốc xúc chủ yếu đợc 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. Do vậy, trong phạm vi đề tài
thiết kế này em xin đợc trình bày các bớc thiết kế máy bốc xúc theo phơng án
một, tức là máy bốc xúc bánh lốp làm việc trong trạm trộn bê tông atphan và
trong trạm trộn bê tông nhựa nóng.
II.2: tính toán các thông số kỹ thuật của máy bốc xúc
di chuyển bằng bánh lốp
II.2.1:Năng suất của máy

ckt
tgd
sd
Tk
kkq
N
.
3600
=
(m
3
).
Trong ú:
dung tớch gu.q=1.3 m
3
.
SV: Đỗ Tiến Quân - 16 -

Lớp: cghxdgt . K41
ThiÕt kÕ tèt nghiÖp
GVHD: TS. Th¸i Hµ
Phi
tÝnh to¸n thiÕt kÕ m¸y bèc xóc
K
d
:hệ số đầy gầu.
Bảng hệ số đầy gầu.
Tên
vật liệu
Khối lượng riêng
γ
(T/m
3
).
K
d
Đất tơi 1,6
0,8÷0,9
Cát
ẩm
1,7 0,75
Sỏi 1,8 0,6
Đá
dăm
1,75 0,5
Đất
lẫn đá
1,75 0,9

Chän K
d
=0,5
K
tg
:hệ số sử dụng thời gian.K
tg
9,085,0 ÷=
.
Chän K
tg
=0,88
K
t
:hệ số tơi trung bình.
-Đá dăm k
t
=
16,115,1 ÷
-Cát k
t
5,11,1 ÷=
-Đất tơi k
t
26,12,1 ÷=
-đất bản đá k
t
=
3,124,1 ÷
.

Chän K
t
=1,15
T
ck
- thêi gian mét chu kú,s:
T
ck
=t
1
+t
2
+t
3
+t
4
Víi:
SV: §ç TiÕn Qu©n - 17 -
Líp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
t
1
=5 ữ 6.s- thời gian xúc vật liệu
t
2
: thời gian di chuyển đến nơi dỡ,s:
t

2
=
v
l
l=20m: cự ly vận chuyển
v- Vận tốc di chuyển có vật liệu
v=37,6(km/h)
vậy t
2
=19,2s
t
3
=3 ữ 4 s - thời gian đổ vật liệu.
t
4
=
0
v
l
: thời gian trở về vị trí xúc vật liệu
v
0
=0,95m/s: tốc độ di chuyển khi không có vật liệu
vậy t
4
=21s
T
ck
=t
1

+t
2
+t
3
+t
4
=5+19,2+3,5+21=48,7s
Vậy :

ckt
tgd
sd
Tk
kkq
N
.
3600
=
=
7,48*15,1
88,0*5,0*3.1*3600
=36,77m
3
/h
II.2.2:Tính khối l ợng máy
áp dụng công thức:
m=Q
H
/q
Trong đó:

Q
H
:Tải trọng nâng lớn nhất
Q
H
=Vh*K
d
.
Vh=1,3m
3
: dung tích gầu
K
d
=1,25 : Hệ số điền đầy gầu.
=1,75 T/ m
3
: Khối lợng riêng.
Q
H
=Vh*K
d
.
=1,3*1,25*1,75 = 2,84 (T).
SV: Đỗ Tiến Quân - 18 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
q- Hệ số khối lợng(q=0,2 với bánh lốp, q= 0,3 đối với bánh xích)

Thay số ta cókhối lợng của máy là:
m=Q
H
/q =2,84/0,2 =14,2 (T).
Chọn máy có khối lợng m= 20(T) để tính toán
II.2.3: Lực kéo lớn nhất.
Lực kéo lớn nhất P
Kmax
đặt trên bánh chủ động đợc tính theo khả năng bám
của máy nh sau:
P
Kmax
= G
b
*
b
(KG)
Trong đó:
G
b
:trọng lợng bám của máy.
G
b
= 0,8.m= 0,8*20000= 16000(KG)


b
: hệ số bám của bánh với nền (
b
=0,8)

Thay số ta có :
P
Kmax
= G
b
*
b
= 16000*0.8
=12800(KG)
Ch ơng iii:
Tính toán thiết kế một số cụm chi tiết chủ yếu của
máy bốc xúc
III.1:Tính toán thiết kế bộ công tác
III.1.1:Tính toán thiết kế gầu xúc
1> xác định hệ thống lực tác dụng lên gầu xúc.
Để tính toán thiết kế gầu xúc,ta tính toán gầu trong trờng hợp máy làm
việc bất lợi nhất: Máy vừa tịnh tiến lên dốc đi lên đống vật liệu vừa hạ gầu để
xúc vật liệu đồng thời nâng và lật gầu để đổ vật liệu vào phễu chứa. Do vậy khi
gầu khi gầu xúc làm việc nó vừa di chuyển để tích vật liệu vào gầu nh lỡi ủi,vừa
quay gầu nh gầu ngửa của máy đào gầu ngửa.
SV: Đỗ Tiến Quân - 19 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
2> Lực tác dụng vào góc mép gầu khi gặp vật cản tại góc mép gầu:
Rx,Ry.
Ta dùng hai lực này để tính bền cho gầu và răng gầu.
Rx=P

K
- W + V .
mc.
Trong đó:
P
K
- Tải trọng tính toán của máy (lực đẩy của máy)
P
k
=12800(KG)
V
T
- Vận tốc tích đất.
V
T
=0,277.K..v (m/s)
K=0,5 : Hệ số biểu diễn sự giảm tốc độ khi sục vào vật liệu.
=1ữ1,2 : Hệ số có thể thực hiện đồng thời một vài thao tác. Chọn =1
v- Vận tốc di chuyển của máy khi sục vào vật liệu.
v=7,4 (m/h) = 2,05 (m/s)
Thay số ta có:
V
T
=0,277.0,5.1.2,05
=0,284(m/s)
V=V
T
.(1-)
=0,07 : Hệ số di chuyển số 1
Vậy: V=0,284.(1-0,07) =0,264 (m/s)

m- tổng khối lợng máy
m=20000(kg)
C- độ cứng có giá trị phụ thuộc vào độ cứng của bộ công tác và độ cứng
của vật liệu.
C=
21
21
.
CC
CC
+
Với:
C
1
- Độ cứng của bộ công tác tính theo công thức thực nghiệm.
C
1
=.G
m
(KG/m)
SV: Đỗ Tiến Quân - 20 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
= 90
KG
mKG /
: Hệ số tính toán.

G
m
- trọng lợng máy cơ sở
G
m
=m.g = 20000.9,8 =196000(KG)
Do đó:
C
1
=90.196000 = 17640000 (KG/m)
C
2
-Độ cứng của vật liệu.
C
2
=12000 (KG/m)
Suy ra:
C=
1200017640000
12000.17640000
+
=11991 (KG/m)
W-Lực cản di chuyển
W=G
m
.f
f-Hệ số ma sát
f=0,04 (bánh lốp)
Vậy:
W=196000.0,04=7840(KG)

Thay số ta có:
Rx= 12800 - 7840 + 0,264.
20000.11991
=9048,3 (KG)
*Lực tác dụng lên gầu xúc theo phơng nâng gầu
Ry=
l
aGbG
m

0

SV: Đỗ Tiến Quân - 21 -
Lớp: cghxdgt . K41
l
a
L
b
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
Trong đó:
G
0
- trọng lợng của bộ công tác
G
0
= G
m

*K
0
(KG)
Trong đó :
G
m
trọng lợng máy cơ sở.
G
m
=20000 (KG)
K
0
: Hệ số thực nghiệm.
K
0
=0,25-0,35
Ta chọnK
0
= 0,25 G
0
= 20000*0.25 = 5000 (KG)
Các khoảng cách l, a, b, ta xác định đợc là:
l= 2300(mm)
a = 650 (mm) ( Thực tế )
b = 1500 (mm)
Vậy :
Ry =
2300
650*50001500*20000
= 11630,4 (KG)

3> tính toán thiết kế gầu
SV: Đỗ Tiến Quân - 22 -
Lớp: cghxdgt . K41


l
l
R

l
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
- Bề rộng của gầu:
B
g
=
2
g
L
+ b
Trong đó:
L
g
-
Chiều dài gầu bằng bề rộng máy cơ sở:
L
g
=2410 (mm)

b = 150 ữ 200 (mm) -Hằng số kinh nghiệm
Chọn b = 150
B
g
=
2
2410
+150
=1355 (mm)
- Bán kính mép gầu:
R
0
=
)]}
180
1(5,0
2
[cotsin).cos(5,0{
00
2
010




+ g
V
rrs
H
Trong đó:

V
H
- Dung tích gầu xúc
V
H
= 1,3 m
3

0
= (1,4ữ 1,5)
SV: Đỗ Tiến Quân - 23 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
Chọn
0
= 1,4

s
= (1,1 ữ 1,2)
Chọn
s
= 1,2

k
= (0,12ữ 0,14)
Chọn
k

= 0,14

r
= (0,35ữ 0,4)
Chọn
r
= 0,4

1
= (5ữ 10
0
)
Chọn
1
= 6
0

0
= (42
0
- 46
0
)
Chọn
0
= 45
0
Vậy ta có:
R
0

=
)]}
180
45
1(5,0
2
45
[cot4,045sin).45cos4,02,1(4,1.5,0{
3,1
00
200
+

g
=
]}75,0.57,1414,2[16,071,0).71,0.4,02,1(7,0{
3,1
+
=1,552(m) = 1552(mm)
l
1
=(0,12- 0,14) R
0
= (186,24 217,28)
Chọn l
1
= 200 (mm)
l
2
= l

3
= (1,1 - 1,2 ) R
0
l
2
= l
3
= 1707,2 1862,4 (mm)
chọn l
2
= l
3
= 1800 (mm)
Bán kính đáy gầu:
SV: Đỗ Tiến Quân - 24 -
Lớp: cghxdgt . K41
Thiết kế tốt nghiệp
GVHD: TS. Thái Hà
Phi
tính toán thiết kế máy bốc xúc
r
0
=( 0,35 0,4) R
0
= (543,2 620,8) (mm)
Chọn r
0
= 600 (mm)
III.1.2: Tính toán thiết kế răng gầu.
Căn cứ vào thực tế (máy xúc lật) ta giả sử mặt cắt răng gầu có dạng hình

chữ nhật dới đây.

Khi gầu xúc gặp vật cản tại góc mép gầu mà trực tiếp là răng gầu thì khi
đó răng gầu đồng thời chịu uốn và nén theo phơng của lực tơng ứng là Ry và R
x

Để tính bền cho răng gầu và tính chọn mặt cắt của răng gầu ta đặt hai lực
R
x
và Ry vào ( giả sử tại tâm mặt cắt ) để tính.

* Sơ bộ chọn chiều dài răng gầu theo thực nghiệm là: l = 100 (mm)
SV: Đỗ Tiến Quân - 25 -
Lớp: cghxdgt . K41
b
a
x
x