Tính toán và thiết kế máy lu bánh lốp đầm nền đất có tải trọng 12 tấn với 6 bánh sau

Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

Chơng 1 : tình hình trang bị và sử dụng lu bánh lốp
đầm nén nền đất tại nớc ta hiện nay
1.1 Công dụng của lu bánh lốp.
Thế giới đang ở chặng đầu của thế kỷ 21 thời kỳ nhảy vọt về chất và l-
ợng nh vũ bão của khoa học kỹ thuật. Đất nớc ta cũng đang trong thời kỳ công
nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nớc và cũng đã thu đợc những thành thành công b-
ớc đầu. Trong sự nghiệp đó, việc xây dựng cơ sở hạ tầng là thực sự cần thiết và
giao thông vận tải đóng một vai trò vô cùng quan trọng đối với sự phát triển kinh
tế, xã hội của mọi miền tổ quốc.
Để xây dựng các công trình xây dựng, thủy lợi, giao thông vân tải nh : hệ
thống đê điều, trạm thuỷ điện, nhà ga, sân bay, bến cảng và đặc biệt là các tuyến
đờng bộ thì một trong những thiết bị không thể thiếu đó là các máy và thiết bị
đầm lèn đất.
Trong thi công các tuyến đờng bộ thì việc lu lèn là công việc thiết yếu từ
công đoạn tạo nền để vào các công trờng đến khi hoàn thành công trình . Hiện
nay ở hầu hết các đơn vị thi công, duy tu, bảo dỡng đờng thì máy cần trang bị
đầu tiên phải nói đến đó là các máy và thiết bị đầm lèn. Máy lu là thiết bị chuyên
dùng cho công tác đầm nén các nền móng công trình, nhằm cải thiện kết cấu của
vật liệu nền móng, đảm bảo cho nền móng công trình đạt đợc độ chặt cần thiết,
ổn định dới tác dụng của tải trọng bản thân, tải trọng xe chạy, các tác nhân thời
tiết và các yếu tố bên ngoài khác. Ngoài ra công tác lu lèn còn có tác dụng :
Nâng cao cờng độ nền móng làm cho các lớp trên của nền móng có mô
đun biến dạng cao nhất, giảm bớt đợc chiều dày mặt công trình mà không ảnh h-
ởng tới cờng độ của nó.
Tăng cờng khả năng chịu cắt của đất, nâng cao độ ổn định của mái đắp,
nền đắp khó bị sụt lở.
Trịnh Trung Kiên 1 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế

Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

Giảm tính thấm nớc của đất, nâng cao tính ổn định của đất đối với nớc,
giảm chiều cao mao dẫn giảm nhẹ độ co rút của đất khi bị khô hanh.
Kết luận: Đầm lèn là quá trình làm thu nhỏ dần thể tích của các hạt
đất( hay vật liệu), làm cho khe hở không khí giữa chúng mất đi, tổ chức của các
hạt đất( vật liệu) đợc sắp xếp và nén lại, độ bền chặt của mặt nền tăng, đủ chịu
tác dụng của tải trọng thay đổi trên nó. Mặt khác, đầm lèn còn có tác dụng chống
lún, chống nứt, chống thấm cho các công trình, nhất là các công trình xây dựng
nền đờng, đờng sân bay, cầu cảng, công nghiệp. Vì vậy chất lợng nền móng công
trình ngoài việc phụ thuộc vào thành phần hạt trong đất, trạng thái của vật liệu
còn phụ thuộc nhiều đến tính năng, tác dụng của phơng tiện lu lèn và phơng pháp
lu lèn. Chất lợng đầm lèn đợc xác định bởi 2 thông số quan trọng là tỷ trọng đất
và mô đun biến dạng.
1.2 Phân loại máy lu bánh lốp .
Hiện nay trên thị trờng có rất nhiều loại máy lu bánh lốp của nhiều hãng
thuộc nhiều quốc gia khác nhau nh : Liên Xô, Watanabe(Nhật Bản), Sa kai(Nhật
Bản), Caterpillar(Mỹ), và trong một số nhà máy cơ khí của Việt Nam cũng đã
chế tạo thành công loại lu bánh lốp Các loại máy lu bánh lốp đ ợc phân loại nh
sau:
a. Căn cứ vào phơng pháp di chuyển:
Máy đầm tự hành.
Máy đầm không tự hành : có 2 loại là loại kéo theo
loại nửa kéo theo.
b. Căn cứ vào khối lợng :
Máy đầm loại nhỏ : 5
ữ
15 tấn.
Máy đầm loại vừa : 15
ữ

50 tấn.
Máy đầm loại nặng : 50
ữ
100 tấn, có thể lên tới 200 tấn.
Trịnh Trung Kiên 2 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

c. Căn cứ vào số lợng trục bánh :
Loại 1 trục.
Loại dùng trục riêng (có nhiều đoạn trục).
Đầm bánh lốp : do đặc điểm cấu tạo của đầm bánh lốp nên việc sử
dụng có những u điểm sau:
Tốc độ lu lèn lớn, năng suất cao.
Vận chuyển máy dễ dàng, thuận tiện.
Cấu tạo đơn giản.
Thích ứng với mọi loại đất do tăng giảm đợc trọng lợng
và áp suất hơi trong bánh, chất lợng đầm lèn tốt.
Vì vậy có thể sử dụng đầm bánh hơi ở nhiều công đoạn khác nhau.
1.3 Những yêu cầu cơ bản của phơng tiện đầm lèn nền đất.
1.3.1 Những yêu cầu cơ bản.
Công tác đầm nén nền, móng, mặt đờng cần đạt đợc những yêu cầu:
Lớp móng đờng, mặt đờng phải đạt độ chặt cần thiết sau khi kết thúc quá
trình đầm lèn.
Trong quá trình đầm nén, tải trọng đầm nén không phá hỏng cấu trúc bên
trong của nền đờng, và lớp bề mặt phải đạt đợc độ bằng phẳng nhất định, không
có hiện tợng sóng lợn, không để lại vệt bánh đầm.
Để đạt đợc các yêu cầu trên, công tác đầm nén cần phải giải quyết tốt các yêu
cầu sau:
Phải chọn đợc phơng tiện đầm lèn phù hợp đối với từng loại đất.

Bề dày đầm lèn phải đợc đảm bảo tốt nhất.
Số lần đầm lèn, thời gian đầm lèn, tốc độ đầm lèn của các máy đầm.
Trịnh Trung Kiên 3 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

Kỹ thuật thi công và phơng pháp tổ chức thi công, sơ đồ làm việc.
1.3.2 Chọn máy đầm lèn để phục vụ thi công
Hiện nay có các phơng pháp thi công đầm lèn sau:
Đầm lèn do lực tĩnh ( máy đầm chân cừu, máy đầm bánh hơi, bánh
thép ).
Đầm lèn do rung động ( dùng máy đầm rung động).
Đầm lèn do lực động ( dùng các máy đầm rơi, nổ ).
Trong quá trình thi công tuỳ thuộc từng loại đất mà việc lựa chọn máy đầm lèn
là khác nhau để đạt đợc yêu cầu đối với từng công trình. Đối với đầm bánh hơi và
đầm bánh thép đợc sử dụng cho hầu hết các loại đờng, tuy nhiên đầm bánh hơi
hay đợc dùng đầm lèn các lớp mặt đờng bằng vật liệu có sức cản đầm lèn không
cao lắm nhng độ ẩm tơng đối lớn, ví dụ: nền đất gia cố, mặt đờng bê tông
atphan Còn đầm bánh cứng thích hợp với những nền có sức cản lớn nh ng tính
nhớt không cao lắm ví dụ nh móng đờng bằng đá hoặc đầm giai đoạn đầu của các
lớp vật liệu. Trong những trờng hợp không có đầm bánh hơi để đầm lèn các loại
vật liệu có tính nhớt mà phải dùng đầm bánh thép thì có thể tăng thời gian tác
dụng bằng cách giảm tốc độ đầm lèn và tăng số lợt đầm lèn lên. Ngoài ra để đảm
bảo các yêu cầu trên tốt nhất nên dùng nhiều loại máy đầm, giai đoạn đầu đầm
nhẹ, sau đó chuyển sang đầm có tải trọng vừa và cuối cùng là đầm nặng.Việc lựa
chọn các loại đầm phải tuân thủ đúng quy trình nếu không sẽ ảnh hởng đến chất
lợng nền móng công trình. Để thay đổi áp lực của máy đầm lèn xuống nền đờng
có thể tăng giảm tải trọng hoặc thay đổi áp suất hơi trong bánh. Tuỳ theo kết cấu
trọng lợng máy có thể phân bố đều cho mỗi bánh hoặc phân bố không đều. Để
đảm bảo chất lợng đầm lèn đều đặn kết cấu máy theo kiểu phân bố đều là rất tốt.

Kiểu phân bố trọng lợng máy không đều cho các máy thực ra chỉ có lợi khi máy
làm việc gặp nền lồi lõm.Vì vậy nên phân bố kết cấu máy theo kiểu phân bố đều
là tốt nhất.
Trịnh Trung Kiên 4 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

1.4 Tổ chức thi công.
Lựa chọn phơng án đờng đi cần căn cứ vào tuyến làm việc, số lợng đầm lèn
toàn bộ và chiều rộng của từng dải đầm.
Nếu chiều rộng mặt đờng hoặc đập, lớn hơn 20m thì sơ đồ di chuyển sẽ
theo hình vòng, cách này đợc dùng cho lu chân cừu và lu bánh lốp. Đối với các
loại khác thi công theo sơ đồ tiến lùi, sơ đồ hình vòng.
Sơ đồ lu đi theo đờng vòng

5
3
1
7
9
10
8
2
4
6 6
9
8
4
2
10

7
1
3
5
5
3
1
7
9
10
8
2
4
6
Hình 1.1 : Sơ đồ lu đi theo đờng vòng
Trịnh Trung Kiên 5 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

Kết luận : Ngày nay đầm bánh hơi tự hành ngày càng đợc dùng rộng rãi và
phổ biến ở nớc ta, với u điểm vợt trội so với đầm bánh thép khi có cùng trị số áp
suất đè lên đất nh nhau( vì bánh hơi diện tích đợc đầm lèn lớn hơn, thời gian tác
dụng lực lâu hơn, do đó chiều sâu ảnh hởng cũng lớn hơn) hiện nay đầm bánh hơi
không thể thiếu trong việc thi công đờng bộ.
Trịnh Trung Kiên 6 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn


Chơng 2 : Tính toán thiết kế tổng thể máy lu bánh lốp

2.1 Lựa chọn các thông số quan trọng của đầm bánh hơi.
2.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy đầm bánh hơi đầm nền đất.
Máy đầm bánh hơi đầm nền đất gồm có các bộ phận chính nh sau :
1. Đầu kéo.
2. Bánh chủ động.
3. Hệ thống xilanh lái.
4. Khung kéo thùng gia tải.
5. Khung chính.
6. Thùng gia tải.
7. Hệ thống bánh hơi đầm lèn.
8. Cửa xả đất gia tải.
Hình vẽ :

1
2 3 4
5 6
7 8
Hình 2.1 : Cấu tạo lu bánh lốp đầm nền đất

Trịnh Trung Kiên 7 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

Nguyên lý hoạt động :
Trớc khi đa máy vào hoạt động thì thùng gia tải của máy đợc chất tải
bằng các vật liệu nh đất, đá, phiến gang, hoặc bê tông đúc sẵn.
Khi máy làm việc, đầu kéo (1) sẽ kéo thông qua khung kéo (2) và khung
chính (3) để kéo thùng gia tải di chuyển theo, dới tác dụng của tải trọng đợc chất
trên thùng gia tải và tải trọng bản thân của máy thì áp lực sẽ đợc truyền qua các
bánh hơi đầm lèn và truyền xuống đất làm cho đất chặt lại. Hệ thống xi lanh lái

(6) sẽ giúp cho máy di chuyển quay vòng.
2.1.2 áp suất hơi trong bánh.
Ta biết rằng áp suất hơi trong bánh nếu quá lớn thì bánh hơi sẽ gần nh bánh
thép. Mặt khác, nếu áp suất bánh hơi quá nhỏ thì áp suất đè xuống nền đất sẽ
nhỏ, không đủ để đất biến dạng. Qua nghiên cứu sự liên hệ giữa áp suất hơi trong
bánh và chiều sâu ảnh hởng H đối với mỗi loại đất ta thấy áp suất p nên có những
trị số sau đối với mỗi loại đất để có đợc chiều sâu ảnh hởng H lớn nhất.
- Với đất dời : p = 2 (KG/cm
2
).
- Với đất nửa dời, nửa dẻo : p = 3 ữ 4 (KG/cm
2
).
- Với đất dẻo p = 5 ữ 6 (KG/cm
2
)
2.1.3 Độ hở giữa 2 bánh hơi sát nhau
Số bánh hơi 6 chiếc.
Vệt bánh không cần chú ý tới vì vệt gai khi làm việc cũng sẽ trở thành vệt trơn
do bị đất bám dính. Các bánh hơi sắp đặt cách nhau 1 kẽ hở e. Trị số e
max
đợc xác
định trên cơ sở bảo đảm chất lợng đầm lèn đều đặn tối thiểu cho phép.
Theo kinh nghiệm thì:
e
max
= ( 0,3 ữ 0,4).b
Trong đó : b là bề rộng của lốp. Chọn loại lốp có ký hiệu 12,00 - 20
Trịnh Trung Kiên 8 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế

Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn


Bề rộng của lốp đợc chọn : b = 12 . 25,4 = 304,8 305 (mm)
Khi đó : khe hở giữa hai bánh hơi sát nhau sẽ là:
e
max
= 0,4 . 305 = 122 (mm).
2.1.4 Trọng lợng máy đầm.
Trọng lợng máy đầm bánh hơi tối đa phụ thuộc vào khả năng chịu tải của
từng bánh và đợc tính theo :
G
max
= E .

. Z (KG).
Trong đó :
G
max
= Trọng lợng tối đa của máy (KG).


: Biến dạng của lốp = (0,13ữ0,15).b
Z : số bánh xe.
E : Mô đuyn cứng của lốp
Trọng lợng trên một lốp là :
Q = G
bl
=
Z

G
max
=
8
12000
= 1500 (KG).
- Trị số biến dạng của bánh lốp trên nền cứng đợc xác định theo công thức :


= 0,13 . b
Với b là chiều rộng bánh. b = 305 (mm)
- Trọng lợng lớn nhất tác dụng lên lốp là :
G
max
= E .

. Z
Khe hở : e = (0,3 ữ 0,4). b
Nếu e lớn quá giới hạn cho phép thì đất sẽ bị dồn sâu vào khoảng cách giữa
các bánh làm cho bánh lốp ngập sâu vào trong đất, do đó lực cản di chuyển
tăng lên làm hiệu quả đầm giảm xuống.
Trịnh Trung Kiên 9 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

2.1.5 Số lần lu lèn và chiều sâu ảnh hởng H
0
Thực nghiệm cho thấy : số lần lu lèn đối với mỗi loại đất là khác nhau.
Đất nửa rời : n = 2 ữ 3 (lần).
Đất nửa rời, nửa dẻo : n = 3 ữ 4 (lần).

Đất dẻo : n = 5 ữ 6 (lần).
Chiều dày tối u của lớp đất đợc đầm
H
0
= 0,18.

1
.
.
1
pQ
W
W
opt
Trong đó :
W : Độ ẩm thực tế của đất nền.
Q : Tải trọng của bánh (kG).
p : áp suất hơi trong bánh (kG/cm
2
) ( Tra bảng 8- 10,[1] )
W
opt
1
: Độ ẩm tối u .
2.1.6 Các kích thớc cơ bản của máy.
Trên cơ sở quan sát máy mẫu ngoài thực tế sơ bộ định các kích thớc
cơ bản của máy nh sau:
Chiều dài : L = 7200 [mm]
Chiều rộng : B = 2700 [mm]
Chiều cao : H = 3300 [ mm]

Chiều rộng vệt đầm B
1
= 2380 [mm]
Số bánh lốp : trục trớc : 2 bánh
trục sau : 6 bánh
Bề rộng của lốp : b = 305 [mm]
Trịnh Trung Kiên 10 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn


áp suất hơi trong bánh p = 5 ữ 6 [kG/cm
2
]
Phạm vi tốc độ : 2,88 ữ 13,32( km/h)
2.2 Tính toán ổn định của máy lu bánh lốp đầm nền đất.
2.2.1 Tính toán ổn định của máy lu bánh lốp đầm nền đất.
a. Xác định vị trí trọng tâm của máy.
Việc xác định chính xác trọng tâm của máy là tơng đối phức tạp vì vậy
để thuận tiện cho tính toán ta giả thiết cho tải trọng phân bố trên hai trục tỷ lệ
với số bánh lốp trên trục đó.
Tải trọng phân bố trên một lốp
p =
8
120000
= 15000 (N)
Tải trọng phân bố trên trục trớc là :
P
1
= 15000 . 2 = 30000 (N)

Tải trọng phân bố trên trục sau là :
P
2
= 15000 . 6 = 90000 (N)
Xác định trọng tâm G

l
1
2
l
P
1
P
2
G


Hình 2.2: Sơ đồ tính toán xác định trọng tâm
Trịnh Trung Kiên 11 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

Ta có :





=
=+

2211
21

4000
lPlP
ll




=
=+
21
21
.9000.3000
4000
ll
ll




=
=
1000
3000
2
1
l
l

(mm)
b. Tính toán ổn định của máy theo phơng dọc.
Khi máy chuyển động trên đờng dốc có thể bị mất ổn định( bị lật đổ hoặc
bị trợt) dới tác dụng của các lực và mô men hoặc bị lật đổ khi chuyển động ở
tốc độ cao, tuy nhiên máy lu bánh lốp ít khi chuyển động ở tốc độ quá cao khi
làm việc cho nên khả năng bị lật do chuyển động ở tốc độ cao có thể bỏ qua.
- Trờng hợp lu bánh lốp chuyển động lên dốc với vận tốc nhỏ và ổn định, ta
có sơ đồ tính nh sau:

h
g

L
a
b
Z
1
Z
2
G.cos

G.sin

G.cos

Pj
G
A
B
Hình 2.3: Sơ đồ tính toán ổn định của máy lu trên nền nghiêng dọc

Lấy mô men với các điểm A và B ta đợc :
Trịnh Trung Kiên 12 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn


Z
1
=
L
hPGrfbG
gjb
).sin.() (cos. +



Z
2
=
L
hPGrfaG
gjb
).sin.() (cos. +++

Khi tăng góc dốc đến giá trị giới hạn thì xe sẽ bị lật đổ ứng với lúc Z
1
= 0,
bánh xe trớc bị nhấc khỏi mặt đờng. Để đơn giản ta xét trờng hợp xe chuyển
động ổn định lên dốc với vận tốc nhỏ. Vì xe chuyển động ổn định và với vận
tốc nhỏ nên ta có thể bỏ qua lực cản quán tính P

j
, lực cản gió P

, lực cản lăn
P
f
. Góc dốc giới hạn khi xe bị lật đổ là :
Tg
đ
=
g
h
b
( 7-11, [10] )
Tg
đ
=
1200
1000

đ
= 39
0
48
d. Tính toán ổn định của máy theo phơng ngang.
*Tính ổn định động ngang của máy lu khi chuyển động trên đờng nghiêng
ngang.
Giả thiết là, trọng tâm xe nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc, lực và mô
men tác dụng lên máy lu bao gồm :
-Trọng lợng của máy lu G đợc phân ra làm hai thành phần theo phơng

nghiêng ngang .
- Các phản lực thẳng góc từ đờng tác dụng lên bánh xe Z và Z.
- : Góc nghiêng ngang của đờng.
- Các phản lực ngang Y và Y.
Trịnh Trung Kiên 13 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn


Z'
Z''
C
/
2
C
/
2

G.cos

G.sin

G
h
g
Y''
Y'
Hình 2.4 : Sơ đồ tính toán ổn định của máy lu trên nền nghiêng ngang
Dới tác dụng của các lực và mô men, khi góc tăng dần tới góc giới hạn, xe
bị lật quanh điểm A (A là giao tuyến của mặt phẳng thẳng đứng qua trục bánh

xe bên trái và mặt đờng) lúc đó Z = 0, áp dụng công thức (2 31,[10]) và
rút gọn ta có:
Z =
C
hG
C
G
dgd

sin cos.
2
.
1


Ta xác định đợc góc giới hạn lật đổ khi xe chuyển động trên đờng nghiêng
ngang :
Tg
đ
=
g
h
C
.2
Tg
đ
=
1200.2
2075

đ
= 40
0
50.
*Tính ổn định động ngang của máy lu khi chuyển động quay vòng trên đờng
nghiêng ngang.
Trịnh Trung Kiên 14 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn


Y
'
'
Z
'
'
G
Z
'

Y
'
G
.
c
o
s

h

g
C
/
2
G
.
s
i
n

C
/
2
P
l
P
l
.
c
o
s

P
l
.
c
o
s

Hình 2.5 : Sơ đồ tính toán ổn định của máy lu khi quay vòng trên nền nghiêng

Khi xe quay vòng, xe chịu tác dụng thêm của lực ly tâm P
l
đặt tại trọng tâm
của máy. Lực P
l
đợc phân chia làm hai thành phần do góc nghiêng ngang .
Khi góc nghiêng ngang tăng dần, đồng thời dới tác dụng của lực P
l
, xe sẽ bị lật
đổ quanh mặt phẳng đi qua O
1
( là giao tuyến giữa mặt đờng và mặt phẳng
thẳng góc qua trục bánh xe bên phải) ứng với vận tốc giới hạn và hợp lực Z =
0. Sử dụng công thức (2-31,[10]), và thay giá trị P
l
=
Rg
vG
n
.
.
2
ta có :
Z =
1
1
B
[G.(
)sin
2

cos ()sin.
2
cos ()sin.cos
2
1

C
hPM
C
hPh
B
gljnmmg
++
]
P
m
= 0
M
jn
= 0 .
Rút gọn ta đợc :
Trịnh Trung Kiên 15 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

v
n
2
=
)sin

2
cos (
sin.
2
cos.(sin.cos.
2
.(
ddg
ddmmdgd
C
hG
Rg
C
hPh
C
G


+






+
(công thức7-24,[10])
Khi P
m
= 0

Ta có vận tốc giới hạn khi xe bị lật nh sau:
v
n
=
dg
ddg
tghC
tghCRg


2/1
cos 2/.(.
+

Trong đó :

đ
: góc dốc giới hạn khi xe quay vòng bị lật đổ
R : bán kính quay vòng của bánh xe.
v : vận tốc chuyển động quay vòng (m/s).
v
n
: vận tốc giới hạn( vận tốc nguy hiểm).
g : gia tốc trọng trờng.
Trờng hợp xe quay vòng trên đờng nằm ngang thì vận tốc tới hạn để xe bị tr-
ợt bên là:
v

=
y

Rg


(công thức 7-29,[10])
trong đó :

y
: hệ số bám ngang của đờng và bánh xe.
y
= 0,4
v

=
4,0.508,0.81,9
= 1,41 (m/s)
2.2.2 Tính lực cản di chuyển của máy lu bánh lốp đầm nền đất.
Lực cản di chuyển của máy lu bánh lốp đợc tính theo công thức sau :


W = W
1
+ W
2
+ W
3
(kG) ( 8.11,[1] )
Trong đó :
Trịnh Trung Kiên 16 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

W
1
: Lực cản di chuyển thuần túy, (kG)
W
2
: Lực cản di chuyển do ảnh hởng của độ dốc nền, (kG)

W
3
: Lực cản quán tính, (kG)
- Tính lực cản di chuyển thuần túy W
1
:
W
1
= G . f
1
( kG) ( 8.12 ,[1] )
Trong đó :
G : Trọng lợng lớn nhất của đầm( khi máy có tải trọng tối đa),kG
f
1
: hệ số cản di chuyển, đợc lấy giá trị lớn nhất ứng với lợt đầm
đầu tiên .
Đối với đầm bánh hơi : f
1
= 0,12 ữ 0,15 . Ta chọn f
1
= 0,15

Khi đó :
W
1
= G . f
1


W
1
= 12000 . 0,15 = 1800 ( kG )
- Tính lực cản di chuyển do ảnh hởng của độ dốc nền W
2
:
W
2
= i . G ( kG ) ( 8.13 ,[1] )
Trong đó :
G : Trọng lợng lớn nhất của đầm.
i : Độ dốc mặt nền, lấy i
max
= 0,1
Khi đó :
W
2
= i . G


W
2
= 0,1 . 12000 = 1200 ( kG )

- Tính lực cản quán tính W
3
xuất hiện khi máy khởi động :
Trịnh Trung Kiên 17 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

W
3
=
tg
vG
.
.
( kG) ( 8.14 ,[1] )
Trong đó :

G : Trọng lợng lớn nhất của máy đầm.
v : Tốc độ di chuyển ổn định của máy sau khi khởi động (m/s).
chọn v = 2,0 (m/s).
t : thời gian khởi động, t = 2 ữ 3 (s).
g : gia tốc rơi tự do, (m/s
2
).
Khi đó :
W
3
=
tg
vG

.
.
W
3
=
2.81,9
2.12000
= 1223 (kG)
2.3 Tính công suất động cơ dẫn động
N
đc
=

.270
.

vW
[ml]
Trong đó :


W : Tổng trở lực cản di chuyển.


W = W
1
+ W
2
+ W
3

= 1800 + 1200 + 1223 = 4223 (kG)
v : Vận tốc di chuyển của máy [km/h].
: hiệu suất truyền động từ động cơ đến trục chủ động
Lấy sơ bộ = 0,8
v = 2,0 (m/s) = 7,2 (km/h)
Trịnh Trung Kiên 18 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

Khi đó ta có công suất động cơ dẫn động là:
N
đc
=

.270
.vW



N
đc
=
8,0.270
2,7.4223
= 140,8 (ml)
Chọn động cơ có công suất N
đc
= 150 (ml)
2.3.1 Kiểm tra bất phơng trình kéo bám cản
Một trong những điều kiện để máy hoạt động bình thờng trong khai thác là

phải thỏa mãn bất phơng trình kéo bám cản cổ điển sau :
T
B
T
W T
B
Trong đó :
T - sức kéo phát triển từ phía động cơ.
T
B
sức kéo xuất phát từ điều kiện bám (sức bám).
W tổng trở lực cản di chuyển .
Theo đây sức kéo từ phía động cơ truyền động tới bộ di chuyển cần nhỏ hơn
hoặc bằng sức bám phát triển từ cơ chế máy nền . Sức bám cần lớn hơn hoặc
bằng tổng trở lực cản di chuyển. Đạt đợc điểm này máy vận hành sẽ ổn định hơn,
tức là làm việc không bị trợt, hoặc bị trợt ít trong phạm vi giới hạn. Ngợc lại thì
máy sẽ vận hành không ổn định, nhanh chóng dẫn đến trợt hoàn toàn (100%).
Tuy nhiên ngay trong những trờng hợp cụ thể với những thời điểm khác nhau,
bất phơng trình trên có thể có những lúc thỏa mãn hoặc không thỏa mãn, đó là do
các trị số của các thành phần trong đó luôn thay đổi, vai trò của ngời thợ lái
chính là để điều khiển và bảo đảm sự thỏa mãn bất phơng trình này.
Theo định nghĩa sức kéo T đợc tính theo công thức sau :
Trịnh Trung Kiên 19 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

T =

K
V

N
( 1.107, [1] )

Trong đó :
N : công suất động cơ danh nghĩa.
V : tốc độ di chuyển khi làm việc ổn định của máy lu bánh lốp
K : hằng số biến đổi thứ nguyên. K = 270.
: hiệu suất truyền động.
Nh vậy : rõ ràng là sức kéo T có thể thay đổi trong một phạm vi rất rộng khi
công suất động cơ thay đổi( do tăng giảm ga) và tốc độ di chuyển thay đổi thay
đổi (do sang số).
Thay số ta tính đợc T nh sau:
T =
8,0.270.
2,7
150
= 4500 [kG]
Sức bám T
B
đợc xác định theo công thức sau:
T
B
= . G
T
( 1.108, [1] )
Trong đó :
: là hệ số bám phụ thuộc vào tính chất của nền và kết cấu của bộ di
chuyển. Tra bảng ( 1.7, [1] ) ta có đợc giá trị của .
G
T

: phần trọng lợng máy tích cực, với bánh xích đó là trọng lợng
của toàn bộ máy, với bánh hơi đó là trọng lợng máy phân bố
trên cầu chủ động.
Đối với máy lu đầm nền đất đợc tính toán thì cầu chủ động là
cầu trớc, theo tính toán ở trên trọng lợng máy phân bố ở cầu
Trịnh Trung Kiên 20 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

trớc là P
1
= 3000 ( kG ).


Khi đó sức bám T
B
có giá trị là :
T
B
= 0,6 . 3000 = 1800 ( kG).
Theo tính toán ở trên thì tổng trở lực cản di chuyển là :
W = 4223 ( kG ).
Ta nhận thấy : T T
B

và W T
B

Điều này chứng tỏ bất phơng trình kéo bám cản đợc thỏa mãn vì thế máy lu
có thể di chuyển bình thờng.

Nh vậy công suất động cơ đã chọn là hợp lý.
Trịnh Trung Kiên 21 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

Chơng 3 : Tính toán thiết kế một số cụm chi tiết chính
Của máy lu bánh lốp
3.1 Tính toán khung chính của máy lu bánh lốp đầm nền đất.
3.1.1 Tải trọng
Để có thể tính toán thiết kế kết cấu khung của máy lu bánh lốp đầm nền
đất ta cần phải xác định hệ thống lực tác dụng lên nó.
Việc xác định hệ thống lực tác dụng lên khung của máy lu bánh lốp xuất
phát từ việc phân tích ngoại lực tác dụng lên máy một cách toàn diện. Ta xét sơ
đồ lực tác dụng lên máy lu bánh lốp tự hành với đầu kéo nh hình vẽ. Trong quá
trình làm việc các ngoại lực tác dụng lên máy lu bánh lốp gồm có :

T
1
G
m
R
1
Pf
1
G
c
R
2
Pf
2

c
d
e
A
B

Hình 3.1 : Sơ đồ hệ thống ngoại lực tác dụng
Trịnh Trung Kiên 22 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

- Trọng lợng của đầu kéo G
m
.
- Trọng lợng của thùng gia tải và của tải trọng chất ở trong thùng.
- Lực tiếp tuyến T
1
tác dụng lên bánh dẫn( lực kéo quy đổi trên các bánh
dẫn). Lực T
1
đợc xác định nhờ tính toán sức kéo ở trên.
- Lực cản lăn (cản di chuyển) trên các bánh xe P
f1
và P
f2
- Phản lực theo phơng đứng từ nền lên các bánh xe R
1
và R
2
Khi xem xét một cách chính xác thì các phản lực đứng trên các bánh xe không

đi qua trục bánh xe mà dịch chuyên tơng đối với trục một khoảng nào đó, tuy
nhiên các kết quả nghiên cứu chỉ ra là các trị số đó tơng đối nhỏ vì vậy ta có thể
bỏ qua trong quá trình tính toán.
Nh vậy các lực cha biết trong số các ngoại lực chỉ còn lại các phản lực theo
phơng đứng là R
1
và R
2
xuất hiện ở các bánh xe. Các lực này đợc xác định từ các
phơng trình cân bằng mô men với các điểm A và B ta có :
M
B
= 0
G
c
. e + G
m
.(c + d + e) R
1
. (d + e) = 0
R
1
=
ed
edcGeG
mc
+
+++ )(.

Thay số : G

c
= 9000 (kG) ; G
m
= 3000 (kG) ; c = 700 mm;
d = 3200 mm ; e = 100 mm.
Các kích thớc b, c, d, e đợc lấy sơ bộ theo máy có tính năng tơng tự và theo
lý thuyết đồng dạng
R
1
=
1003200
)1003200700.(3000100.9000
+
+++
= 3909 (kG)
- M
A
= 0
G
c
. d G
m
. c R
2
. (d + e) = 0
Trịnh Trung Kiên 23 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn

R
2
=
ed
cGdG
mc
+


Thay số :
G
c
= 9000 ( kG ).
G
m
= 3000 ( kG ).
d = 3200 (mm).
c = 700 (mm).
e = 100 (mm).
R
2
=
1003200
700.30003200.9000
+

= 8090,9 ( kG ).
3.1.2 Lực tác dụng lên khung
Để xác định các lực tác động trực tiếp lên khung của máy lu bánh lốp, ta xét sự
cân bằng của đầu kéo nh hình vẽ. ảnh hởng của máy lu bánh lốp khi tách lực đợc

thay thế bằng các phản lực R
E
, R
K
, F
K
tác dụng lên đầu kéo ở cơ cấu đế tựa.

Trịnh Trung Kiên 24 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41
Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế
Lu bánh lốp tự hành đầm nền đất 12tấn


Gm
T1
R1
l1
l2
b
s
E
K
RE
RK
FK

Hình 3.2 : Sơ đồ hệ thống lực tác dụng lên khung
Ta sẽ xác định các lực này bằng cách viết phơng trình mô men đối với điểm E
và K, và phơng trình hình chiếu lên trục z ta có :
M

K
= 0
R
E
. l
2
+ T
1
. l
1
+ R
1
. b - G
m
. s = 0
R
E
=
2
111

l
sGbRlT
m
+
Thay số :
T
1
= 4500 (kG)
R

1
= 3909 (kG)
G
m
= 3000 (kG)
l
1
= 1200 (mm)
Trịnh Trung Kiên 25 Lớp Cơ Giới Hoá XDGT K41