Tính toán thiết kế máy lu rung loại nhỏ dẫn động riêng (bản ve + thuyết minh)

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
Lời nói đầu
Với mục tiêu công nghệp hoá, hiện đại hoá (CNH-_HĐH) đất nớc của Đảng,
đa đất nớc đi lên con đờng xã hội chủ nghĩa. Cùng với sự phát triển không ngừng của
nền công nghiêp nớc nhà có rất nhiều lĩnh vực đóng góp vai trò lớn trong công cuộc
cải cách này.Trong đó không thể không kể đến vai trò của ngành Máy Xây Dựng _
Xếp dỡ.
Để đáp ứng đợc mục tiêu CNH_HĐH thì đòi hỏi phải phát triển cơ sở hạ tầng,
nâng cấp, mở rộng và xây dựng mới đờng xá, cầu cống, khu công nghiệpmới đảm bảo
cho việc phát triển cơ sở kinh tế, giao thông hàng hoá. Trong ngành GTVT Đảng và
Nhà nớc đặc biệt chú ý phát triển mạng lới giao thông đờng bộ, coi đó là huyết mạch
của nền kinh tế. Trong đó, giao thông nông thôn giữ một vai trò quan trọng. Chất lợng
công trình phụ thuộc rất nhiều vào công tác làm đất nói chung và công tác đầm lèn
nói riêng. Vấn đề đợc đặt ra là thế hệ sinh viên chúng em cần tiếp thu nhanh công
nghệ áp dụng vào điều kiện thực tiễn nớc nhà nhằm mục đích có thể chế tạo đợc
những máy tơng tự hoặc cải tiến một số máy với tính năng tơng đơng nhng giá thành
thì rẻ hơn rất nhiều. Đề tài tốt nghiệp Tính toán thiết kế máy lu rung loại nhỏ dẫn
động riêng" này có lẽ cũng không nằm ngoài mục đích đó. Vì lu rung đang đợc sử
dụng rất phổ biến và đem lại năng suất cao nên nó có mặt ở hầu hết các công trình đặc
biệt là công trình đờng giao thông.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo
TS. Nguyễn Văn Vịnh
KS. Nguyễn Quang Minh
cùng các thầy, cô giáo thuộc bộ môn MXD - XD Trờng ĐH Giao Thông Vận Tải đã
giúp đỡ em hoàn thành tốt đề tài này.
Do thời gian và trình độ có hạn, nên trong quá trình thực hiện đề tài chắc
không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em mong đợc sự ghóp ý của các thầy cô cùng
các bạn sinh viên.
CHƯƠNG I: đặt vấn đề
Sự công nghiệp hoá, hiện đại hoá đã và đang thu đợc những thành tựu to lớn.
Trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, việc xây dựng cơ sở hạ tầng

đặc biệt là xây dng hệ thống các công trình giao thông vận tải nói chung và giao
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
thông nông thôn nói riêng có một ý nghĩa cực kỳ quan trọngđối với sự phát triển kinh
tế xã hội trên mọi miền đất nớc.
Để xây dựng các công trình thuỷ lợi, công trình giao thông vận tải nh đê điều,
nhà ga, sân bay, bến cảng và đặc biệt là các tuyến đờng bộ thì một trong những thiết
bị quan trọng là các máy và thiết bị đầm lèn.
Trong việc thi công đờng bộ do hiện nay chúng ta đang áp dụng công nghệ thi
công theo quy trình công nghệ ASTHO nên việc sử dụng các loại lu bánh thép kiểu
tĩnh hoặc rung tĩnh kết hợp đang rất phổ biến. Đặc biệt là lu rung.
Để nâng cao chất lợng thi công nền và mặt đờng, tăng cờng khả năng cạnh
tranh khi đấu thầu thì phải có máy móc và thiết bị có năng suất cao nhng vốn đầu t ít,
nhất là trong thi công các công trình giao thông nông thôn trong điều kiện còn nghèo
nàn nên các công trình xây dựng có vốn rất hạn hẹp. Do những khó khăn về tài chính
các đơn vị thi công trong nớc hiện nay ít có khả năng nhập khẩu các máy mới 100%
mà chủ yếu là các máy đã qua sử dụng. Thậm chí các máy đã qua sử dụng cũng còn
hạn chế. Vấn đề đợc đặt ra là cần phải chế tạo các loại máy mà trong nớc có thể chế
tạo đợc với giá thành rẻ hơn mua các máy cũ và có khả năng phục vụ thi công tốt.
Một trong các máy đó là máy lu rung đặc biệt là lu rung có dẫn động riêngđể phục vụ
cho thi công đờng giao thông nông thôn. Đó chính là mục đích của đề tài này. Hiện
nay việc chế tạo lu rung cũng đã và đang đợc chế tạo ở Việt Nam điển hình là Công ty
Cơ Khí Công trình Giao thông I Nh vậy về mặt khách quan đề tài này hoàn toàn
phù hợp với yêu cầu thực tiễn hiện nay, hoàn toàn có tính khả thi.
CHƯƠNG II: tổng quan về tình hình sử dụng
máy và thiết bị đầm lèn trong xây dựng
giao thông nông thôn ở việt nam
2.1 - Các nguyên vật liệu làm mặt đ ờng giao thông nông thôn
Nguyên vật liệu dùng để xây dựng mặt đờng rất đa dạng và phong phú, nó bao

gồm những loại từ đơn giản, rẻ tiền đến những loại rất hiện đại, quý hiếm, đắt tiền.
Tuy nhiên căn cứ vào tình hình kinh tế, xã hội chung của nông thôn nớc ta hiện nay
nên tận dụng các loại nguyên vật liệu sẵn có của địa phơng để làm mặt đờng nhằm
giảm giá thành xây dựng phù hợp với khả năng thực tế của làng, xã. Ưu tiên sử dụng
các loại vất liệu thoả mãn các điều kiện đã nêu (Nó có thể là đá dăm, sỏi ong, cát sỏi,
xỉ lò cao, cấp phối đất đồi, gia cố các chất liên kết hữu cơ, vô cơ )
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
Trong trờng hợp khả năng kinh tế không cho phép còn có thể gia cố để tăng độ
bền của vật liệu taị chỗ bằng cách thay đổi thành phần hạt của đất nh trộn thêm cát
vào đất dính hay ngợc lại để có hỗn hợp tốt nhất.
2.2 - Khái niệm đầm lèn :
Đất sau khi đợc đào đắp dùng làm nền cho các công trình thờng không đảm
bảo độ bền chắc cần thiết do đó cần đầm lèn tự nhiên hoặc nhân tạo nhằm mục đích
giảm tối đa thể tích rỗng trong đất. Làm các phần tử đất hoặc vật liệu sắp sếp có trật
tự hơn. Tăng lực bám dính giữa chúng. Tăng tỷ trọng riêng và tăng mô đuyn biến
dạng (hay còn gọi là biến dạng vĩnh viễn).
Phơng pháp đầm lèn tự nhiên cần nhiều thời gian không đảm bảo tiến độ thi
công. Vì vậy hầu nh ngời ta dùng phơng pháp đầm lèn nhân tạo, tuy nhiên càng tận
dụng đầm lèn tự nhiên nếu có càng nhiều thì càng tốt.
Có ba yếu tố ảnh hởng tới chất lợng đầm lèn là: Lực, thời gian và độ ẩm
*Thời gian: Quá trình biến dạng phát triển trong một khoảng thời gian cần
thiết khi tác dụng đột ngột thời gian để đất ở trạng thái căng thẳng rất nhỏ so vơí thời
gian cần thiết để đất biến dạng hoàn toàn. Vì vậy để đạt đợc kết quả mong muốn cần
tác dụng lực nhiều lần hoặc tăng thời gian duy trì lực tác dụng. Yếu tố lực và thời gian
tuy quan trọng nhng có thể khắc phục đợc một cách chủ động bằng cách tăng giảm
trọng lợng của máy đầm lèn (gia tải), tăng giảm số lần đầm lèn hoặc cho máy chạy
với tốc độ nhanh chậm tuỳ theo yêu cầu.
Đồ thị quan hệ giữa số lần lu lèn, lực và độ bền chặt của đất

n: Số lần lu lèn
p: Lực đầm lèn [KG].
0
n
0
n,P
(kG/cm )
2
Hình 2.1
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
*Độ ẩm:
Độ ẩm là một chỉ tiêuvô cùng quan trọng có ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng
đầm lèn và hiệu quả kinh tế.
Dới đây là đồ thị biểu thị mối quan hệ độ ẩm và độ chắc của đất:

max
Đất khô Đất ớt
W
opt
1
W%
(g/cm )
2
Hình 2.2
W
opt
1
: Là độ ẩm tiêu chuẩn đất ở độ ẩm này có lực liên kết trong và ngoài đều

nhỏ. Tiến hành đầm lèn trong điều kiện này sẽ đạt hiệu quả cao nhất về mặt kinh tế và
độ chắc của đất cũng là lớn nhất.
Khi W<W
opt
1
: Tức đất khô. Đất càng khô lực liên kết trong đất và giữa các
hòn đất với nhau càng lớn. Đầm lèn trong điều kiện này ít có hiệu quả.
Khi W>W
opt
1
: Tức đất ớt, ở điều kiện này liên kết trong và bên ngoài đất cũng
có giá trị lớn do thành phần sét trong đất bị hoà tan với nớc tạo thành chất keo. Hỗn
hợp keo đó sẽ biến dạng đàn hồi gây dính bám vào bộ công tác của máy đầm lèn. Mặt
khác nếu đất quá ớt, khi đầm lèn không thể cán nớc đi đợc. ở trạng thái này về nguyên
tắc không thể đầm lèn đợc.
Nh vậy, chỉ tiêu độ ẩm hết sức quan trọng và khó khắc phục. Để đạt hiệu quả
khi đầm lèn đất cần đặc biệt chú ý đến ảnh hởng độ ẩm và tiến hành đầm lèn đất ở độ
ẩm càng gần W
opt
1
thì càng tốt. Nếu đất khô phải tới nớc. Nếu đất ớt thì phải đợi cho
khô , ráo nớc Tất nhiên việc này rất phiền phức và mất thời gian không chủ động
đợc. Bảng thông số độ ẩm thích hợp của một số loại đất khi đầm lèn.
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
2.3
-
Các ph ơng pháp đầm lèn :
2.2.1- Đầm lèn tự nhiên :

Là phơng pháp để cho đất tự lún dới tác dụng của môi trờng (nh ma, nắng,
gió), phơng pháp này phụ thuộc vào thời tiết và thời gian kéo dài, không chủ động
theo tiến độ công trình nên hiếm khi đợc sử dụng.
2.2.2: Đầm lèn nhân tạo :
Là việc sử dụng các máy và thiết bị đầm lèn, nhờ tác dụng của ngoại lực làm
biến dạng nền móng công trình vĩnh viễn.
Có rất nhiều kiểu, chủng loại máy và thiết bị đầm lèn, nhng ta phân theo ba
loại chủ yếu sau:
+ Đầm lèn do tác dụng lực tĩnh.
+Đầm lèn do tác dụng lực rung động.
+Đầm lèn do tác dụng lực động.
Trên cơ sở có ba phơng pháp đầm lèn trên, ta có các kiểu các chủng loại lu,
đầm lèn chủ yếu sau :
2.2.2.1:Đầm lèn do lực tĩnh
*Lu bánh thép trơn :
Có nhợc điểm lớn là chiều sâu ảnh hởng nhỏ (15-25cm) tức lớp đất đắp đợc
thành từng lớp còn mỏng, đã phải đầm lèn dẫn đến năng suất thấp, bề mặt từng lớp đất
sau khi đầm lèn bằng máy này dễ trở nên nhẵn mịn, làm cho lớp đất đắp kế tiếp theo
trên nó khó dính kết với lớp dới, để tạo cho nền công trình thành một thể thống nhất
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
W
opt
1
(%) Tỉ trọng
(t/m
3
)
Thể tích
không khí
chứa trong

đất(%)
Độ chắc tối
đa trong đất
khô(g/cm
3
)
đất cát
8-12
2,57 6 2,05-1,9
á cát khô 10-15 2,58 6 1,97-1,78
á cát bụi 16-20 2,60 5 1,78-1,65
đất sét 18-21 2,60 5 1,72-1,63
á sét 14-19 2,62 5 1,86-1,7
á sét nặng 18-22 2,63 4 1,75-1,63
đấtđen, á
sét
2025 2,52 5 1,63-1,50
5

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
khăng khít với nhau, sức bám của máy kéo nhỏ, máy cồng kềnh nặng nề và chậm
chạp gây khó khăn khi di chuyển từ công trình này đến công trình khác.
Ưu điểm của loại máy này là đợc dùng lu lèn mặt đờng hoàn thiện là tốt nhất,
có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo và giá thành rẻ bằng khoảng 30% so với ngoại nhập.
*Lu bánh lốp :
Có u điểm tốc độ lu lèn lớn năng suất cao, vận chuyển máy dễ dàng thuận
tiện, cấu tạo đơn giản có thể thay đổi áp lực lên nền một cách dễ dàng nhờ thay đổi áp
suất trong bánh hơi. Loại này thích ứng với mọi loại đất và chất lợng đầm lèn cũng rất
tốt
*Đầm chân cừu :

Ưu điểm :
+ Chiều sâu ảnh hởng lớn (40-50cm)
+ Cấu tạo đơn giản, giá thành cũng rẻ.
+ Năng suất cao, chất lợng đầm lèn tốt.
+ Nền đắp gồm nhiều lớp đầm lèn riêng biệt chồng lên nhau nhng vẫn đảm
bảo đợc độ thống nhất và độ lèn chắc.
Nhợc:
+ Vận chuyển phức tạp
+ Chỉ thích ứng với loại đất dẻo có độ ẩm đợc quy định chặt chẽ
+ Tầng dới nền đầm lèn chắc nhng tầng trên bề mặt không chặt
+ Sức kéo đòi hỏi lớn do hệ số cản di chuyển lớn
2.2.2.2.Máy đầm lèn rung động :
Lu rung, máy đầm bàn tức là đầm lèn nhờ lực rung động. Loại này rất có hiệu
quả đối với đất rời khi các hòn đất tơng đối khác nhau, và lực liên kết giữa chúng là
nhỏ vì vậy máy đầm loại này thích hợp nhất với cát, á sét sỏi và đá dăm nhỏ. Với đất
dính và khô nh đất sét dùng máy đầm rung động không thích hợp vì lực liên kết giữa
các hòn đất rất lớn không thắng nổi lực cản di chuyển giữa chúng. Do đó đầm lèn ít
có hiệu quả động :
Máy đầm lèn thông thờng phổ biến dới hình thức máy đầm có cơ cấu công tác
là một vật nặng rơi vì vậy máy còn đợc gọi là máy đầm rơi. Máy này khi sử dụng
Ưu điểm là chiều sâu ảnh hởng lớn (1.5-1m), thích hợp cho mọi loại đất và
không đòi hỏi chặt chẽ lắm .
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
Nhợc điểm của loại này là năng suất thấp, hiện nay trên thực tế cha tìm đợc
phơng pháp nào có cấu tạo hoàn hảo cho loại máy này.
Còn máy đầm động ở dạng lu rung đợc sử dụng phổ biến hơn và cho năng suất
cao hơn.
Lu rung thờng đợc làm việc ở hai chế độ :

+ Chế độ tĩnh, khi đó bộ phận gây rung đợc ngắt ra khỏi hệ thống dẫn động.
+ Chế độ rung tĩnh kết hợp, khi đó bộ gây rung đợc dẫn động để gây ra lực
rung động, lúc đó lực đầm lèn vừa là lực rung động vừa là lực tĩnh (trong lợng của
máy lu) tác dụng lên đất.
Nhờ có hai chế độ làm việc và cho năng suất cao nên lu rung đợc sử dụng rộng
rãi trong các công trình nhất là trong các công trình giao thông vận tải nh xây dựng đ-
ờng xá cầu cống, bến cảng, sân bay, nhà ga và các công trình thuỷ lợi nh đê đập, kênh
mơng. Lu rung đợc dùng nhiều trong khâu thi công nền móng công trình.
2.4 - Tình hình sử dụng máy và thiết bị đầm lèn ở Nông thôn Việt Nam.
Do tình hình kinh tế ở các vùng nông thôn còn kém phát triển, do tình hình
canh tác còn ở dạng phân chia ruộng thành từng thửa nhỏ nên việc áp dụng máy mọc
vào sản xuất rất khó khăn, vì vậy việc sử dụng các thiết bị đầm nèn ở nông thôn còn
rất hạn chế.
Để đạt đợc mục tiêu (CNH-HĐH) thì mấy năm trở lại đây nhà nớc đã và đầu t
để phát triển giao thông nông thôn phục vụ nhu cầu sản xuất và đi lại thông thơng, để
nâng cao đời sông của nông dân. Do nhu cầu và vai trò của giao thông nông thôn nên
việc đa các máy móc vào thi công đợc từng bớc quan tâm và áp dụng phổ biến hơn.
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
Ch ơng III : lựa chọn phơng án
*Đối với lu rung có dẫn động riêng, đặc biệt là để phục vụ giao thông nông
thôn thì chỉ tiêu kinh tế và giá thành đợc quan tâm hàng đầu, đồng thời chỉ tiêu kỹ
thuật cũng đợc chú trọng. Do đặc tính riêng của những vùng nông thôn có điều kiện
đầu t còn hạn chế, khối lợng những công trình thi công còn ít, phân bố nhiều nơi
không tập trung, vì thế ta phải tính toán thiết kế làm sao cho phù hợp với điều kiện
từng vùng để cho đạt đợc hiệu quả đầu t, sử dụng cao.
Trong tính toán thiết kế lu rung cỡ nhỏ có dẫn động riêng để phục vụ thi công
giao thông nông thôn thì bớc lựa chọn phơng án để tính toán thiết kế là rất quan trọng.
Nó quyết định đến tính năng và hiệu quả sử dụng, cũng nh điều kiện khai thác sửa

chữa bảo dỡng máy và quan trọng hơn nữa là nó quyết định đến giá thành của máy và
vốn đầu t.
Để lựa chọn phơng án thiết kế một cách hợp lý ta cần phải hiểu nguyên lý
hoạt động của máy và sơ đồ cấu tạo tổng thể của máy .
+ Sơ đồ cấu tạo của máy lu rung có dẫn động riêng nh sau:
(1): Động cơ gây rung .
(2): Tang chân cừu
(3): Hệ thống giảm chấn .
(4) : Khung máy
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
8
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
(5) : Ghế ngồi
(6): Tay Lái
(7) : Động cơ đầu kéo .
(8): Khớp nối
(9): Bộ truyền động
(10) : Chân cừu
(11) : Trống trơn
Trong giới hạn của đề tài này ta chỉ xét đến bộ công tác, chỉ lựa chọn phơng
án thiết kế bộ công tác, còn phần đầu kéo ta không xét đến mà chỉ tính chọn .
Căn cứ vào nhiệm vụ của đề tài và sơ đồ cấu tạo tổng thể thì ta đa ra một số
phơng án tính toán thiết kế sau:
3.1 - Các Ph ơng án bố trí hệ thống truyền động .
3.1.1: Ph ơng án 1 : Sử dụng hệ thống truyền động thuỷ lực :
*Sơ đồ cấu tạo của hệ thống truỳên động thuỷ lực nh sau:
(1): Trống lăn
(2): Bánh lệch tâm
(3) : Trục lệch tâm
(4): Giảm chấn cao su.

(5) : Khung máy.
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
9
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
(6) : Bán trục
(7) : Hộp giảm tốc.
(8) : Ly hợp chính
(9): Động cơ lai
(10) : ổ đỡ trung gian .
*Ưu điểm của bộ truyền động thuỷ lực :
Kết cấu của bộ truyền nhỏ gọn
Bộ truyền làm việc nhạy, có độ tin cậy cao,
Bộ truyền làm việc êm , không ồn .
Có thể bố trí theo ý muốn, có tính thẩm mỹ cao.
Có thể truyền động đợc đi xa và đờng truyền phức tạp .
Điều khiển nhẹ nhàng .
* Nhợc điểm của bộ truyền động thuỷ lực :
Giá thành cao.
Sửa chữa bảo dỡng, phức tạp.
Giá thành sửa chữa bảo dỡng cao.
Giá thành thiết kế chế tạo cao.
3.1.2: Ph ơng án 2: Sử dụng bộ truyền động cơ khí (truyền động đai).
* Sơ đồ cấu tạo của bộ truyền động đai:
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
10
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
(1): Trống lăn .
(2): Bánh lệch tâm trục lệch tâm .
(3 ): Trục lệch tâm khung máy.
(4):Gối cao su

(5) : Khung máy
(6) : Bán trục.
(7): Bộ truyền bánh răng nón.
(8) : Ly hợp chính.
(9): Động cơ
(10): Gối đỡ trung gian .
(11): Bánh đai chủ
(12) : Đai .
( 13): Bánh đai bị động.
(14): ổ đỡ
(15) : ổ đỡ
* Ưu điểm của bộ truyền đai:
Giá thành thấp .
Có khả năng bảo vệ các chi tiết máy khi bị quá tải hoặc bị kẹt đột ngột .
Sửa chữa, bảo dỡng thay thế đơn giản.
Giá thành sửa chữa rẻ.
* Nhợc đỉểm của bộ truyền động đai :
Tốc độ làm việc của bộ truyền động đai bị hạn chế V
đai
< 35 (m/s).
Bộ truyền động đai làm việc ồn hơn bộ truyền động thuỷ lực .
Tạo ra lực tác dụng lên trục lớn do phải căng đai .
Kết cấu cồng kềnh hơn bộ truyền động thuỷ lực .
Làm việc không nhạy bằng bộ truyền động thuỷ lực .
Không truyền động đợc xa nh bộ truyền động thuỷ lực.
3.2 - Lựa Chọn Ph ơng án.
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
11
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
Từ hai phơng án ta đã nó ở trên với những u, nhợc điểm của mỗi phơng án.

Bây giờ ta phải tiến hành phân tích những u, nhợc điểm đó để ta lựa chọn đợc phơng
án sao cho hợp lý .
Vì những a điểm của bộ truyền đai rất phù hợp với điều kiện đầu t, chi phí sử
dụng, khai thác bảo dỡng, sửa chữa ít do điều kiện kinh tế của những vùng nông thôn.
Do vậy ta chọn bộ truyền đai để tính toán thiết kế cho lu rung dẫn động riêng .
Còn đối với những nhợc điểm của bộ truyền đai thì ta có thể khắc phục đợc:
Tốc độ của bộ truyền đai bị hạn chế ( V
đai
< 35 m/s) thì nhợc điểm này không
quan trọng vì bộ truyền đai để dẫn động trục lệch tâm gây ra rung động lên không
cần tốc độ lớn quá giới hạn của bộ truyền đai, nếu cần lực rung động lớn thì ta có thể
tăng bán kính lệch tâm hoặc tăng khối lợng lệch tâm thì vẫn có thể đáp ứng đợc nhu
cầu về lực .
Làm việc ồn hơn bộ truyền động thuỷ lực: Với nhợc điểm này thì ta có thể bỏ
qua vì bộ truyền đai có ồn hơn bộ truyền động thuỷ lực nhng mức độ ồn không lớn
lắm, mà với điều kiện làm việc của máy là máy thi công ngoài công trờng thì mức độ
ồn của bộ truyền đai là không đáng kể.
Vậy trong đề tài này ta chọn phơng án sử dụng bộ truyền động đai để tính toán
thiết kế là hợp lý.

Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
12
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
ch ơng IV : tính toán thiết kế tổng thể
lu rung dẫn động riêng
*Tính toán thiết kế tổng thể là khâu sơ bộ xác định các kích thớc cơ bản của
máy và xác định các đặc tính kỹ thuật của máy.
*Tính toán tổng thể còn đa ra sơ đồ cấu tạo, sơ đồ truyền động và nguyên lý
cấu tạo, hoạt động của máy để ta tiến hành các bớc tính toán thiết kế tiếp theo, đảm
bảo tính thống nhất và đồng bộ của máy.

4.1:Các thông số của máy:
-Kich thớc bao của máy : L.B.H= 3630.1300.1162
-Trọng lợng toàn bộ máy :1939 (KG).
-Trọng lợng bộ công tác :1269 (KG).
-Tốc độ nhanh nhất khi làm việc : V
max
= 4 (Km/h) .
-Đờng kính trống lăn là:
+Trống trơn : D = 874 (mm).
+ Trống có vấu chân cừu : D = 750 (mm)
+ Chiều cao chân cừu : h = 50 (mm)
- Chiều rộng trống lăn là: B =1010 (mm),
- Chiều dày trống lăn là : = 12 (mm),
- Động cơ dẫn động bộ gây rung:
+ Công suất : N= 4 (ml).
+ Số vòng quay : n = 2000 (v/ph)
- Động cơ di chuyển
+ Công suất N =12 (ml).
+ Số vòng quay : n = 2000 (v/ph)
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
13
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
4.2 - Sơ đồ cấu tạo của máy lu rung dẫn động riêng:
Cấu tạo :
(1): Động cơ gây rung
(2): Tang chân cừu .
(3): Hệ thống giảm chấn .
(4) : khung máy.
(5) : Ghế ngồi .
(6): Tay Lái

(7) : Động cơ đầu kéo .
(8) : Khớp nối
(9): Bộ truyền đai
(10) : Chân cừu
(11) : Trống trơn
Nguyên lý làm việc: Động cơ gây rung số (1) dẫn động bộ gây rung (Trục lắp
bánh lệch tâm và bánh lệch tâm), thông qua bộ truyền bánh răng nón để đảo phơng
chuyển động và bộ truyền động đai (9), nhờ cấu tạo của bánh lệch tâm, nên khi quay
nó tạo ra lực li tâm gây rung động cho trống lăn (2). Vì vậy trống lăn còn đợc gọi là
trống rung.
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
14
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
Đầu kéo số đợc dẫn động bằng động cơ số (7), đầu kéo có nhiệm vụ kéo bộ
công tác và dẫn hớng cho máy.
Hệ thống giảm chấn số (3) có vai trò làm giảm, làm triệt tiêu dao động truyền
từ trống rung sang khung máy để đảm bảo cho ngời điều khiển không bị rung động
theo trống rung, ở trạng thái tốt nhất để điều khiển máy đợc an toàn và chính xác,
tránh gây mỏi mệt cho ngời điều khiển .
Từ sơ đồ cấu tạo tổng thể của máy lu rung dẫn động riêng và theo yêu cầu của
đề tài thì ta chỉ phải tính toán thiết kế bộ công tác.
Đầu kéo của lu rung chỉ là đầu kéo dẫn động bằng động cơ bông sen và đợc
tính chọn theo công suất cần thiết của bộ di chuyển.
4.3-Sơ đồ truyền động của lu rung dẫn động riêng :
Nh trong phần chọn phơng án để tính toán thiết kế ta đã nói ở trên ta chọn ph-
ơng án lu rung có dẫn động riêng với sơ đồ truyền động đai nhờ những u đỉểm của nó
mà ta lựa chọn.
Vậy sơ đồ truyền động của lu rung có dẫn động riêng nh sau:
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
15

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
(1): Trống lăn .
(2): Bánh lệch tâm trục lệch tâm .
(3 ): Trục lệch tâm khung máy.
(4):Gối cao su
(5) : Khung máy . động .
(6) : Bán trục.
(7): Hộp giảm tốc.
(8) : Ly hợp chính.
(9): Dộng cơ
(10): Gối đỡ trung gian .
(11): Bánh đai chủ
(12) : Đai .
( 13): Bánh đai bị động.
(14): ổ đỡ trục lắp bánh lệch tâm
(15) : ổ đỡ khung máy
4.4: Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của Lu rung :
Cấu tạo của lu rung có dẫn đổng riêng gồm hai phần chính :
+ Đầu kéo.
+ Bộ công tác.
ở đây ta chỉ nói về nguyên lý cấu tạo và hoạt động của bộ công tác .
_ Sơ đồ cấu tạo của bộ công tác :
1: Bánh đai
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
16
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
2 : khung máy
3: trống lăn.
4: vách trống lăn.
5: Bánh lệch tâm .

6: trục lệch tâm
7: Bán trục.
Nguyên lý hoạt động của bộ công tác của lu rung :
Động cơ dẫn động thông qua các bộ truyền (Hộp giảm tốc, bộ truyền động
đai) làm cho bánh đai (1) quay dẫn đến trục lắp bánh lệch tâm (6) quay. Do bánh lệch
tâm đợc lắp ghép bằng then với trục lệch tâm nên khi trục lệch tâm quay thì bánh
lệch tâm cũng đợc quay theo. Vì cấu tạo của bánh lệch tâm có trọng tâm đặt lệch về
một bên với bán kính r nên khi bánh lệch tâm quay sinh ra lực li tâm, thờng bánh
lệch tâm quay với số vòng lớn khoảng 1800 (vòng /phút) vì thế lực ly tâm sinh ra cũng
tơng đối lớn làm cho trống rung bị rung động, lúc đó vật liệu đợc đầm lèn nhờ lực
rung động và lực tác dụng tĩnh do trọng lợng bản thân của bộ công tác. Dới tác dụng
của các lực này làm cho các hạt vật liệu bị phá vỡ liên kết tạm thời. Làm giảm lực ma
sát của các hạt vật liệu khi chúng có chuyển động tơng đối với nhau. Do đó các hạt
vật liệu đợc sắp xếp có trật tự hơn, xít lại gần nhau hơn, làm giảm khe hở, giảm lợng
khí, nớc trong lớp vật liệu, khi đó nền móng công trình đợc biến dạng vĩnh cửu tức là
độ bền của nền móng công trình đợc tăng lên rất nhiều.
CHƯƠNG V: TíNH ToáN CáC THôNG Số CƠ BảN
CủA MáY LU rung chân cừu
5.1- Kích th ớc trống lăn :
5.1.1-Chiều dài trống lăn:
Chiều dài trống rung L thờng đợc tính chọn căn cứ vào các yếu tố sau:
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
- Địa hình, điều kiện thi công, khổ đờng cần đầm lèn. ở đây, ta thi công đờng
giao thông nông thôn, cụ thể đối với các đờng nối từ huyện tới xã hoặc đờng liên xã
muốn đảm bảo cho xe cơ giới qua lại thờng xuyên trong mọi thời tiết, đòi hỏi phải có
chất lợng cao, khi thiết kế phải theo tiêu chuẩn kỹ thuật ứng với đờng cấp VI trong
tiêu chuẩn TCVN-4054-85 đờng ô tô do nhà nớc quản lý. Nó phải đạt các yêu cầu:
Tốc độ tính toán: 15 25 km/h.

Chiều rộng nền: 6,00 m.
Chiều rộng mặt: 3,50 m.
Chiều rộng lề: 2 x 1,5 m.
Độ dốc ngang lề: 4 5 %.
Độ dốc ngang mặt: 3 4 %.
Độ nghiêng trong đờng cong: 6 % khi tốc độ < 25 km/h, bán kính nhỏ hơn 30
m.
- Yêu cầu kỹ thuật đầm lèn, yêu cầu vệt lu lèn: Vệt sau phải chèn lên vệt lăn
trớc một khoảng từ 10 - 20 (cm )
- Số lần lu để hết chiều rộng đờng là hợp lý tức phải là số nguyên lần.
Thông thờng chiều dài trống lăn nằm trong khoảng từ 600 - 2200 (mm).
Từ các yếu tố trên ta áp dụng với điều kiện phục vụ giao thông nông thôn, ta
chọn chiều dài trống lăn là:
L=1010 (mm)
5.1.2- Đờng kính trống lăn :
Với lu rung có một trống rung, thì đờng kính D có trị số trong khoảng từ 600
- 1800 (mm).
Việc chọn đờng kính D còn có thể chọn theo tỷ lệ sau:

5,11,1 ữ
D
L
Thờng thì :
4,12,1 ữ=
D
L
Chọn :
)(5,748
35,1
1010

35,1
35,1 mm
L
D
D
L
====
Vậy ta lấy : D =750 (mm)
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
18
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
5.1.3 -Chiều cao chân cừu :
Chiều cao chân cừu h thờng đợc tính chọn theo đờng kính trống lăn, theo mối
quan hệ sau:

=
h
D
13 20
Trong đó:
h : Chiều cao chân cừu.
D : Đờng kính trống lăn cha kể chân cừu.
D =750 (mm)
Chọn
15=
h
D
Suy ra h =50 (mm)
5.2- Các thông số về trọng l ợng máy :
5.2.1-Trọng lợng trên trống rung G

1
(KG) :
Với trống lăn chân cừu thì trọng lợng G
1
đợc xác định thông qua áp lực tác
dụng đầm lèn p giữa chân cừu với nền nh sau:
G
1
= p. z. F (KG).
Trong đó :p: áp lực đầm lèn. Lấy p = 9 ( KG/cm
2
).
Z: Số chân cừu trên một hàng. Lấy z = 4
F: Diện tích đáy của một chân cừu. Lấy F = 28 (cm
2
)
Thay số vào ta tính đợc :
G
1
= 9.4.28 = 1008 (KG)
5.2.2-Trọng lợng phần đợc gây rung: G
2
G
2
bao gồm trọng lợng trống lăn, các ổ đỡ, trục lệch tâm và các bánh lệch tâm,
bánh đai gắn vào trục.
Thông thờng thì :
2
1
G

G
= 1,37 - 2,07
Vì lu là lu loại nhẹ nên chọn:

2
1
G
G
= 2,07
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
19
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
G
2
= G
1
/2,07 = 1008/2,07 = 487 (KG)
5.3- Thông số về lực rung động:
5.3.1-Lực kích động : P
Lực kích động P chính là lực quán tính li tâm của khối lợng lệch tâm m
o
. Giá
trị của P đợc xác định theo mối tơng quan với G
2
nh sau:
P/G
2
=2 - 8
Chọn P/G
2

=5
P = 5. G
2
=2435 (KG)
5.3.2- Tần số rung động :
Để xác định tần số rung động ta áp dụng công thức sau:
f = n/60 (Hz )
Với n: Số vòng quay của trục lắp bánh lệch tâm trong một phút .
Trên các máy lu rung thờng thì f = 20 - 60 (Hz).
Tần số thấp thích hợp với lu nền , đặc biệt nền á sét và ngợc lại .
Chọn f = 30 (Hz)
Số vòng quay của trục lệch tâm :
n = 60.f = 1800 (v/p)
=
30
.n

= 188.5 (Rad/s)
5.3.3 - Biên độ dao động của trống rung:
Để tính biên độ dao động của trống lăn theo máy làm đất có công thức sau:

Trong đó :
m
0
: Khối lợng một bánh lệch tâm (kg), m
0
= 4,3 (kg)
m
2
:

Khối lợng phần đợc gây rung (kg), m
2
= G
2
= 487 (kg)
r: Bán kính lệch tâm (m)
Ta có: P = 2.m
0
.r.
2


r = 0,08 (m)
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
20
)(1000*
2
2
02
0
mm
mm
rm
A
+
=
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
Thay số vào ta có :
Trong thực tế thì biên độ dao động A nằm trong khoảng 0,6 2 (mm). Biên độ

thấp thích hợp với lu mặt. Với lu nền đặc biệt ở lu rung có trống rung chân cừu thì
biên độ A thờng đợc chọn lớn hơn 1,2 (mm )
Vậy A = 1,4 (mm) là hợp lý.
5.4 - Xác định công suất dẫn động bộ gây rung :
Công suất dẫn động bộ gây rung đợc xác định theo công thức:
N=N
1
+N
2
+N
3
(ml) (5 -1)
Trong đó: N
1
Công suất cần thiết để duy trì dao động.
N
2
- Công suất cần thiết để khắc phục ma sát trong các gối ổ
N
3
Công suất cần thiết để khắc phục quán tính của các cơ cấu
gây rung.
5.3.1 - Xác định công suất để duy trì dao động N
1
:
Trong đó: + G
o
r: Mômen tĩnh của trục lắp bánh lệch tâm (KGm):
G
o

r= 2.m
o
.r=2.4,3.0,08= 0,688 (KGm)
+ n: Số vòng quay của trục lắp bánh lệch tâm trong 1 phút (v/p)
n= 1800 (v/ph)
+

: Hiệu suất bộ truyền rung. Chọn =0,85
+(1,2 1,5) : Hệ số. Chọn 1,4
+G
3
: Trọng lợng trục lệch tâm (KG)
_ Tính trọng lợng của trục lệch tâm G
3
:
Từ hình vẽ ta thấy kết cấu của trục lệch tâm rất phức tạp có đờng kính thay đổi
theo từng đoạn trục. Vậy việc tính toán trọng lợng của trục lệch tâm rất khó khăn. Để
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
21
)(4,11000*
3,4.2487
08,0.3,4.2
)(1000*
2
2
02
0
mmmm
mm
rm

A =
+
=
+
=
)25]([
.
)(10).5,12,1(
3
22
0
6
1

ữ
=

ml
G
nrG
N

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
đơn giản cho việc tính toán trọng lợng trục lệch tâm ta coi trục có tiết diện không đổi
với các thông số sau:
Đờng kính : d = 60 (mm.)
Chiều dài trục là L
T
= L + B/2 + B
bđ

Trong đó: L
T
Chiều dài trục.
L Khoảng cách giữa 2 gối. L = 950
2 Số ổ lăn đỡ trục.
B Chiều rộng ổ bi lòng cầu 2 dãy tự lựa.
Với d = 60 mm sơ bộ chọn B = 22 mm
Vậy: L
T
= 950 + 2.22/2 + 128 = 1100 (mm)
Khi đó :
G
3
= .L
T
d
2
/4=3,14.1,1.7800.60
2
.10
-6
/4 = 24 (KG)
Thay số vào công thức (5-2) ta tính đợc N
1
:
5.4.2 - Công suất khắc phục ma sát trong các ổ N
2
(ml)
Trong đó: P Lực kích động. P = 2435 (kG)
d- Đờng kính trục lệch tâm tại vị trí lắp ổ bi đỡ.

Sơ bộ chọn d = 60 (mm)
k
1
- Hệ số phụ thuộc vào điều kiện và vật liệu bôi trơn.
k
1
= 1,2 - Nếu bôi trơn bằng mỡ
k
2
- Hệ số

xét tới dạng ổ đỡ
k
2
= 0,007 với bi đũa lòng cầu 2 dãy.
Thay vào ta có:
5.4.3 - Công suất khắc phục quán tính của các cơ cấu quay của bộ phận rung:
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
22
)(1,0
85,0.24
1800.688,0.10.4,1
226
1
mlN ==

36,1.
10.5,19

5
122
ndp
kkN
=
)(54,1
10.5,19
36,1.1800.60.2435
.007,0.2,1
5
2
mlN
==
750.
.
2
0
3
t
wJ
N
=
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
Trong đó:
t - Thời gian khởi động bộ gây rung, thờng chọn t = 5 (s)
- Tốc độ góc trục lắp bánh lệch tâm. = 188,5 (rad/s)
J
0
- Mô men quán tính của trục lắp bánh lệnh tâm và bánh lệch tâm
đối với đờng tâm của trục (0 - 0) [kg.m

2
]
J
0
= J
T0
+ 2J
b0
(kg.m
2
)
Với: + J
T0
- Mô men quán tính của trục với đờng tâm (0 - 0):
+ J
bo
- Mô men quán tính của 1 bánh lệch tâm với đờng(0 - 0) :
J
bo
=

J
bc
+ m
o
r
2
Với J
bc
: Mô men quán tính của bánh lệch tâm với đờng (C - C):

J
bc
= m
0
.R
2
1
/2.
Ta có: r =
2
2
2
1
3
2
3
1
RR
RR


- R
2
r =
21
2
221
2
221
2

1
.
RR
RRRRRRR
+
++

R
1
2
r.R
1
r.R
2
= 0
R
1
2
0,08.R
1
0,0024 = 0
R
1
= 0,1 (m)
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
23
)(0108,0
2
)03,0.(24
2

.
2
2
2
23
0
kgm
Rm
J
t
===
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng

J
bc
=
).(0215,0
2
1,0.3,4
2
2
mkg
=

m
o
r
2
= 4,3.(0,08)
2

= 0,02752 (kg. m
2
)
J
bo
= 0,0215 + 0,02752 = 0,049 (kg.m
2
)
Vậy: J
0
= J
t0
+ 2J
b0
= 0,0108 + 2.0,049 = 0,1088 (kg. m
2
)
Thay các giá trị tìm đợc vào để tính N
3
:

N
3
=
03,1
750.5
5,188.1088,0
2
=
(ml)

Vậy thay số vào công thức (5-1) ta tính đợc công suất cần để gây rung:
N = N
1
+N
2
+N
3
= 0,1 + 1,54 + 1,03 = 2,67 (ml)
Công suất động cơ gây rung: N
đc
= N/.
Trong đó: - Hiệu suất bộ truyền.
=
n
.
đ
Với:
n
= 0,95 Hiệu suất bộ truyền bánh răng nón.

đ
= 0,85 Hiệu suất bộ truyền đai.
= 0,95 . 0,85 = 0,8
Vậy: N
đc
= 2,67/0,8 = 3,34.
Chọn động cơ gây rung có công suất 4 mã lực.
5.5 - Xác định công suất di chuyển của máy:
Công suất di chuyển của máy chính là công suất cần thiết của động cơ để có
thể kéo đợc bộ công tác, muốn kéo đợc bộ công rác thì lực kéo của động cơ phải

thắng đợc tổng các lực cản tác dụng lên máy (kể cả đầu kéo và bộ công tác).
Công suất cần thiết để di chuyển thuần tuý của máy lu đợc xác định theo công
thức sau:

)(
.75
.
max
ml
VW
N


=
(5-3)
Trong đó :
+ V
max
- Vận tốc làm việc lớn nhất của máy .
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
24
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế Lu rung cỡ nhỏ dẫn động riêng
V
max
= 4 (Km/h)
+ = 0,85 - Hiệu suất của bộ truyền
+ W - Tổng lực cản tác dụng lên máy.
+ 75 Hệ số biến đổi thứ nguyên.
Tổng trở lực cản di chuyển thuần tuý của lu đợc xác định theo công thức:
W = W

1
+W
2
+W
3
+W
4
+W
5
Trong đó:
+ W
1
- Lực cản ma sát giữa lu và nền khi di chuyển.
+ W
2
Lực cản do độ dốc.
+ W
3
Lực quán tính khi khởi động.
+ W
4
Lực cản do ma sát ở trục trống lăn.
+ W
5
Lực cản di chuyển của đầu kéo.
5.5.1 Lực cản ma sát giữa lu với nền khi di chuyển W
1
W
1
= G

1
.f
1
(KG)
Trong đó: + G
1
- Trọng lợng máy tác dụng trên trống rung. G
1
=1008 KG
+ f
1
- Hệ số cản di chuyển khi lu lợt đầu, đợc lấy giá trị lớn nhất
khi bộ công tác là trống rung có vấu chân cừu và đầm loại vật liệu là sỏi. Theo [1] thì
f
1
= 0,25 - 0,3. Với lu rung loại nhỏ chọn f
1
= 0,25
Vậy thay số vào ta đợc :
W
1
= 1008.0,25 = 252 (KG)
5.5.2 - Lực cản do độ dốc của công trình W
2
W
2
= (G
1
+ G
m

) . i (KG).
Với :
G
m
- Trọng lợng đầu kéo, G
m
= 670 (KG).
i - Độ dốc mặt nền đầm lèn. Theo [1] ta có
i
max
= 0,15
Thay số vào ta đợc :
W
2
= (1008 + 670) .0,15 = 251,7 (KG)
5.5.3 - Lực cản quán tính khi khởi động W
3
Sinh viên : Dơng Văn Huynh Lớp : MXD -K40
25