Thiết kế thiết bị ủi vạn năng và tổ chức thi công đất bằng máy ủi vạn năng

Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
trờng đại học xây dựng Độc lập Tự do Hạnh phúc
-------------0O0-------------- -------------------0O0-----------------
Khoa : Cơ khí Xây dựng
Bộ môn : Máy xây dựng
nhiệm vụ
thiết kế đồ án tốt nghiệp
số : ........................
Họ và tên : Nguyễn Công Thắng
MSSV : 17867 - 46
Lớp : 46 KG
Ngành : Cơ giới hoá xây dựng
1- Đầu đề thiết kế:
Thiết kế thiết bị ủi vạn năng và tổ chức thi công
đất bằng máy ủi vạn năng
2- Các số liệu ban đầu để làm thiết kế:
+ Khối lợng đất cần san : 26960 m
2
/ca
+ Chiều dài vùng san : 70 m
+ Tốc độ máy khi san : 3,6 Km/h
+ Thơi gian một lần quay đầu : 10 s
+ Góc quay ban ủi trong mặt phắng ngang : 60
0
+ Số lần san trên một tuyến : 2 lần
+ Độ dốc làm việc : 10
0
0
+ Chiều dài đào đất : 5 m
+ Cấp đất làm việc : Cấp III

3- Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
1
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
*Phần 1: Chọn máy ủi
- Tính chọn máy ủi
- Tính chọn máy kéo cơ sơ để lắp thiết bị ủi
*Phần 2: Thiết kế thiét bị ủi dựa trên máy cơ sỡ đã chọn
- Tính toán chung máy ủi
- Tính toán thiết kể các thiết bị chính của máy ủi : Khung
ủi , bàn ủi , thanh chống xiên , hệ thống thuỷ lực ...
*Phần 3: Tổ chức thi công bằng máy ủi vạn năng : Nêu các biện
pháp và sơ đồ công nghệ.
Kết luận chung .
4. Các bản vẽ và đồ thị (Ghi rõ các loại bản vẽ và kích thớc bản vẽ).
Bản hình chung máy cơ sở (máy kéo có sẵn khung ủi) : A
0
Bản hình chung máy thiết kể : A
0
Bản vẽ các bộ phận thiết kể : (3
ữ
4) A
1
Bản vẽ các sơ đồ thi công : (2
ữ
3) A
1
5. Cán bộ hớng dẫn : Lu bá Thuận
Cản bộ hớng dẫn từng phần
6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : Ngày 04 tháng 10 năm 2005

7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế : Ngày 14 tháng 01 năm 2006

cán bộ hớng dẫn tốt nghiệp
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
2
Trởng bộ môn
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Sinh viên làm thiết kế tốt nghiệp
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
Mục lục
Trang
Nhiệm vụ thiết kế 1
Mục lục 3
Lời nói đầu 6
Phần mở đầu : Giới thiệu chung về máy ủi 7
Chơng 1 : Giới thiệu chung về máy ủi 7
I, Công dụng của máy ủi 7
II, Phân loại máy ủi 8
1, Dựa vào cơ cấu di chuyển 8
2, Dựa vào góc đặt của bàn ủi so với trục dọc của máy 8
3, Dựa vào công suất và lực kéo của máy 8
4, Dựa vào phơng pháp điều khiến thiết bị ủi 9
III, Cấu tạo chung của máy ủi 9
IV, Hệ thống điều khiến 9
Phần I : Chọn máy ủi 12
Chơng 2 : Tính chọn máy ủi 12
I, Tính chiều rộng bàn ủi 12

II, Tính chiều cao bàn ủi 13
Phần II : Thiết kể thiết bị ủi dựa trên máy cơ sở đã chọn 14
Chơng 3 :tính toán chung máy ủi 14
i, Xác định các thông số cơ bản 14
1, Xác định các thông số cơ bản của máy ủi 14
2, Xác định các thông số cơ bản của bàn ủi 14
II, Tính toán kéo máy ủi 14
1, Xác định các lực cản 14
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
3
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
2, Xác định lực bảm 20
3, Xác định công suất di chuyển máy 19
III, Xác định lực tác dụng lên máy ủi 22
1, Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi 22
2, Xác định các lực tác dụng lên máy ủi 23
IV, Tính ổn định máy ủi 39
1, Trờng hợp thứ nhất 39
2, Trờng hợp thứ nhất 40
Chơng 4 :Tính toán các thiết bị chính của máy ủi 45
I, Chọn vị trí tính toán 45
II, Tính toán thiết kể thiết bị ủi 47
1, Tính toán thiết kể bàn ủi 47
a, Xác định các mô men uốn 50
b, Xác định mô men xoắn 51
c, Xác định ứng suất 59
2, Tính toán kiểm tra bền khung ủi 65
a, Xác dịnh lực tác dụng lên thiết bị ủi 65
b, Xác định lực tác dụng lên khung ủi vạn năng 68
c, Tính nội lực trong khung ủi 74

d, Kiếm tra sức bền khung ủi 79
3, Tính toán thiết kể thanh chống xiên 84
a, Xác định đờng kính vít của thanh chống xiên 85
b, Xác định đờng kính thân thanh chỗng xiên 86
4, Tính toán thiết kể hệ thống thuỷ lực 88
a, Tính chọn xylanh thuỷ lực 88
b, Tính chọn bơm thuỷ lực 91
c, Tính công suất làm việc của bơm thuỷ lực 93
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
4
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
Phần III : Tổ chức thi công bằng máy ủi vạn năng 93
Chơng 5 : Quá trình làm việc của máy ủi 92
1, Khi đào và vận chuyển đất 92
2, Khi máy thực hiện chức năng san đất 93
Chơng 6 : Các biện pháp và sơ đồ công nghệ thi công 94
I, Các biện pháp đào đất 94
1, Các biện pháp đào đất 94
2, Xác thông số liên quan đến quá trình đào
đất của máy ủi 94
a, Xác định tốc độ di chuyển của dao cắt 96
b, Xác định chiều sâu cắt lớn nhất (h
(max)
) 97
II, Các biện pháp di chuyển máy 99
III, Tính toán năng suất máy ủi 102
1, Theo phơng pháp cũ 102
a, Xác định thế tích khối đất trớc bàn ủi 102
b, Xác định thời gian một chu kỳ làm việc 104
2, Theo phơng pháp mới 106

a, Xác định thế tích khối đất trớc bàn ủi 106
b, Xác định thời gian một chu kỳ làm việc 109
3, Sự phụ thuộc của năng suất máy ủi vào quảng
đờng vận chuyển đất 112
4, Các biện pháp thi công để nâng cao năng suất
của máy ủi 115
Kết luận chung 118
Các tài liệu tham khảo 119
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
5
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
Lời nói đầu
Trong công cuộc công nghiệp hoá , hiện đại hoá đất nớc công tác xây dựng có
một vị trí quan trọng. Nó là nghành kinh tế duy nhất có thế xây dựng cơ sở vật chất và
cơ sở hạ tầng cho tất cả các nghành kinh tế xã hội trong nền kinh tế quốc dân . Tuy
nhiên đây lại là nghành kỷ thuật nặng nhọc , do đó để đạt đợc tiến độ thi công và chất l-
ợng của công trình thì vẫn đề cơ giởi hoá tức là đa các máy móc vào thi công thay cho
sức lao động thủ công của con ngời là một công tác rất cần thiết về cả mặt kinh tế cũng
nh xã hội .
Trong đó công tác làm đất lại chiếm một khối lợng công việc cũng nh tài chỉnh
khả lớn trong tỷ trọng của công trình . Đối với các nhà cao tầng , các khu chung c là
việc chuẩn bị mặt bằng , thi công phần ngầm... , trong các công trình giao thông là việc
làm đờng , san lấp các hô , ủi các đồi cao ... Do đó , việc đa các máy móc vào phục vụ
cho thi công là điều tất yếu .
Tuy nhiên , với điều kiện kinh tế kỷ thuật hiện nay của nớc ta , các máy móc nói
chung và các máy làm đất nói riêng vẫn còn thiếu , các máy hiện nay chủ yếu là nhập
khấu từ các nớc nh la Nga , Nhật Bản , Hàn Quốc ...vì vậy việc thiết kể , cái tiến các
máy cho phù hợp với điều kiện tự nhiên , điều kiện khí hậu và đặc biệt là phù hợp điều
kiện thi công của từng công trình là một yêu cầu cấp bách .
Qua đồ án tốt nghiệp em sẽ thiết kế thiết bị ủi vạn năng lắp trên máy cơ sơ T100

để thi công đất và bổ trí sao cho nó làm việc một cách có hiệu quả .
Để hoàn thành đồ án ngoài nổ lực của bản thân em xin cảm ơn sự quan tâm giúp
đỡ của các thầy cô giảo trong khoa , trong bộ môn và đặc biệt là thầy giảo Lu Bá
Thuân.
Tuy nhiên , do thời gian , trình độ có hạn chắc chắn không thể tránh khỏi sai
sót , em rất mong sự chỉ bảo , góp ý của các thầy cô để kiến thức khoa học kỹ thuật
của em ngày càng hoàn thiện hơn .

Em xin chân thành cảm ơn !
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
6
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
P hần mở đầu
Giới thiệu chung về máy ủi
Chơng 1
Giới thiệu chung về máy ủi
i, Công dụng của máy ủi .
Để phục vụ cho công tác thi công đào và chuyển đất có thể sử dụng nhiều loại máy
khác nhau nh là máy ủi , máy cạp hay là kết hợp giữa máy đào một gầu và các ô tô vận
chuyển Tuy nhiên đối với tr ờng hợp mà cứ li đào và vận chuyển đất nhỏ hơn 100 m
thì việc sử dụng máy ủi để thi công là hợp lý hơn cả .
Hiện nay ở nớc ta , máy ủi đợc sứ dụng khá rộng rãi và chủ yểu là để làm các công
việc sau :
Đào các ao , hồ và các kênh mơng
Đào các móng nhà , chủ yếu là các nhà cao tâng có móng lớn
Đào đắp các đờng giao thông , và làm các đờng phụ phục vụ cho thi công
San sơ bộ đối với những công trình có mặt bằng lớn nh sân vậ động , khu công
nghiệp
San lấp các móng nhà , các rãnh đặt đờng ống nớc , dây điện
Thu gom vật liệu thành từng đống để máy xúc một gầu đổ lên ô tô

Thu dọn hiện trờng sau khi công trình thi công xong
Trợ lực cho máy cạp khi nó làm việc gặp đất cứng hay chớng ngại vật hoặc các
thiết bị làm việc khác .
Làm máy cơ sở để lắp thiết bị xới
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
7
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
II, Phân loại máy ủi .
Hiện nay , máy ủi rất đa dạng về cả hình dáng và chúng loại , do đó việc phân loại
chúng cũng rất phức tạp . Ta có thế phân theo một số cách nh sau :

1, Dựa vào cơ cấu di chuyển ta chia thành các loại sau .
Máy ủi bánh xích . Loại này có áp suất nhỏ , lực bám lớn nên có thế làm việc
những nơi có độ dốc hoặc là nền đất yếu , nhng lại có tốc độ nhỏ và không tự di
chuyển đợc trên đờng giao thông .
Máy ủi bánh hơi . Loại này có áp suất xuống nền lớn hơn nên chí làm việc với
nền đất khô , tuy nhiên loại này lại có khá năng di chuyển với tốc độ cao hơn
máy bánh xính và có thế tự di chuyển trên đờng giao thông một cách bình thờng .

2, Dựa vào góc đặt của bàn ủi so với trục dọc của máy.
Máy ủi thờng . Bàn ủi của máy luôn đặt vuông góc với trục dọc của máy
Máy ủi vạn năng . Loại máy này bàn ủi có khả năng quay đợc trong mặt phẳng
ngang và đặt nghiêng so với trục dọc của máy một góc thờng là 45
0

ữ
60
0
.
Do đó máy ủi vạn năng có khả năng làm việc linh hoạt hơn máy ủi thờng .

3, Dựa vào công suất và lực kéo của máy.
Ta có thế phân loại theo bảng sau:
Loại máy ủi Công suất động cơ(KW) Lực kéo(T)
Rất nhỏ Đến 15 Đến 2,5
Nhỏ
15
ữ
60 2.5
ữ
7,5
Trung bình
60
ữ
110 7,5
ữ
15
Lớn
110
ữ
220 15
ữ
20
Rất lớn
>220 >30
4, Dựa vào phơng pháp điều khiển thiết bị ủi .
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
8
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
- Máy ủi điều khiển bằng cáp : Nâng hạ thiết bị làm việc bằng hệ thống dây cáp và

tời .
- Máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực : Nâng hạ thiết bị làm việc bằng các xylanh thuỷ
lực .
- Máy ủi điều khiến từ xa bằng điện từ : Loại nay giả thành cao nên ít đợc sử dụng ,
chủ yếu đợc dùng cho những máy ủi khai thác khoảng sản dới đáy đại dơng .
III, Cấu tạo chung của máy ủi
Với công nghệ chế tạo máy hiện nay và yêu cầu của công nghệ thi công có trình độ
cơ giới hoá cao nên cấu tạo máy ủi rất đa dạng về chủng loại cũng nh kích thớc . Đó là
máy ủi thờng , máy ủi vạn năng , máy ủi điều khiển bằng cơ khí , máy ủi điều khiển
bằng thuỷ lực , máy ủi bánh xích , máy ủi bánh lốp Tuy nhiên nhìn chung chúng vẫn
có nguyên lý cấu tạo chung . Sau đây là cấu tạo chung của máy ủi vạn năng di chuyển
bằng xích điều khiển bằng thuỷ lực .

Nguyên lý cấu tạo chung đợc mô tả nh hình vẽ :
Các bộ phận chính của máy (Hình 1.III - 1):
1- Lỡi cắt chính 13- Con lăn đỡ
2- Lỡi cắt mép 14- Con lăn tỳ
3- Kkớp cầu 15- Đĩa xích bị động Cửa ca bin
4- Xy lanh nâng hạ thiết bị ủi 16- Móc kéo Ca bin
5- Khung ủi 17- Thùng dầu
6- Khớp liên kết 18- Buồng lái
7- Xích di chuyển 19- Nắp thông hơi
8- Thanh chống xiên 20- Hộp đấu thuỷ lực
9- Thanh đẩy 21- Ông khói
10- Đĩa xích chủ động 22- Đầu má
11- Thanh đẩy 23- Bàn ủi
12- Lo xo 24- Tấm chắn trên
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
9
§å ¸n tèt nghiÖp rêng ®¹i häc X©Y DNG

H×nh 1.III – 1 : CÊu t¹o chung m¸y ñi
NguyÔn C«ng Th¾ng – líp 46 kg – khoa C¬ khÝ x©y dùng
10
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
Nhờ có khớp cầu (5) mà bàn ủi có thế quay trong mặt phắng nằm ngang một góc
thờng là khoảng 45
0

ữ
60
0
. Đó chính là u điểm của máy ủi vạn năng so với máy ủi th-
ờng .
IV, Hệ thống điều khiến .
Hiện nay , máy ủi thờng sứ dụng hai hệ thống điều khiến sau :
Hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực
Hệ thống điều khiển bằng cáp
Trong đó , hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực có nhiều u điểm hơn hệ thống điều
khiển bằng cáp nh là :
- Truyền động đợc lực lớn
- Làm việc êm , cho phép biến đối và điều chính bằng các thao tác đơn giản
- Kết cấu đơn giản , không chiếm không gian lớn
- Đảm bảo quá trình nâng hạ thiết bị làm việc ổn định và không phụ thuộc
vào tải trọng .
- Có độ tin cậy và độ bền cao
- Bảo quản đơn giản
- Một u điểm của phơng pháp điều khiển bằng thuỷ lực đó là có thể dùng
lực đẩy của xylanh nâng hạ thiết bị ủi trong quá trình ấn sâu bàn ủi xuống
đât còn phơng pháp điều khiển bằng cáp thì không có .
Song sử dụng hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực nó cũng có những nhợc điểm so

với hệ thống điều khiển bằng cáp :
- Đòi hỏi có độ chính xác cao trong chế tạo , đòi hỏi công nghệ chế tạo cao
- Do phải làm việc với dầu có áp lực cao nên việc làm kín rất khó khăn
- Các thiết bị về truyền động thuỷ lực rất đắt
Cho nên , hiện nay hệ thống điều khiến bằng thuỷ lực đợc sử dụng rộng rãi hơn hệ
thống điều khiển bằng cáp .
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
11
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
P hần I
Chọn máy ủi
Chơng 2
Tính chọn máy ủi
I, Tính chiều rộng bàn ủi .
Từ năng suất san Q
s
ta sẽ đi xác định kích thớc của bàn ủi theo công thức sau :
Q
s
=
).(
).sin.(.
q
tg
t
v
L
n
KcBL
+

3600
(2.I - 1)


B = [
tg
qs
KL
t
v
L
nQ
c
..
).(.
3600
+
+
].

sin
1
(2.I -
2)

Trong đó :
B : Chiều rộng bàn ủi
c : chiều rộng bàn ủi trùng lên nhau giữa 2 lần san

c = 0,3
ữ
0,5 m (Trang 240 - 1)
Chọn c = 0,4 m
Q
s
: Năng suất máy khi san
Q
s
= 26960 m
2
/ca = 3370 m
2
/h
n : Số lần san đất tại một tuyến , n = 2 lần
L : Chiều dài vùng san , L = 70 m
v : Vận tốc máy khi san đất , v = 3,6 Km/h = 1 m/s
t
q
: Thời gian một lần quay đầu , t
q
= 10 s
K
tg
: Hệ số sử dụng thời gian , K
tg
= 0,8
ữ
0,9 (Trang 231 - 1)
Chọn K

tg
= 0,8
: Góc tạo bới bàn ủi và trục dọc máy , = 60
0

Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
12
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG


B = [
80703600
10
1
70
22345
40
,..
).(.
,
+
+
].
60
1
sin
= 3,55 m
B = 3,55 m
II, Tính chiều cao bàn ủi .
Từ chiều chiều rộng bàn ủi ta có thế suy ra chiều cao của bàn ủi theo công thức

sau :
B = (3,0
ữ
3,5) . H (2.iI - 1)
chọn B = 3,5. H (2.iI - 2)

H =
53,
B
=
53
553
,
,


1,0 m
III, Tính chọn máy kéo cơ sở .
Để chọn máy kéo cơ sở ta căn cứ vào lực kéo danh nghĩa T .
Lực kéo T đợc xác định từ chiều cao H của bàn ủi theo công thức kinh nghiệm
sau :
H = 450 .
3
10 T.,
- 0,5 . T (2.IiI - 1)
T : Lực kéo danh nghĩa của máy kéo
Thay H vào công thức kinh nghiệm (2.IiI - 1) ta có :
1000 = 450.
3
10 T.,

- 0,5.T
Giải phơng trình trên ta đợc nghiệm T

135 KN
Vậy , ta chọn máy kéo cơ sở là T100 .
Một số đặc tình kỷ thuật của máy kéo cơ sở T100 .
- Công suất của động cơ : 74 KW
- Lực kéo danh nghĩa : 100 KN
- Tốc độ (Km/h) : + Tốc độ tiến : 2,36 ; 3,78 ; 46,51 ; 6,54 ; 10,15
+ Tốc độ lùi : 2,79 ; 3,46 ; 46,46 ; 5,34 ; 7,16
- Kích thớc bao : + Chiều dài : 4313 mm
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
13
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
+ Chiều rộng : 2460 mm
+ Chiều cao : 3059 mm
- Khối lợng : 12,1 t
P hần II
Thiết kể thiết bị ủi vạn năng lắp trên
máy cơ sở đã chọn
Chơng 3
tính toán chung
i, Xác định các thông số cơ bản .
1, Xác định các thông số cơ bản của máy ủi .
- Trọng lợng sứ dụng của máy G
m

Theo kinh nghiệm G
m
= 1,2 . G

T
(3.I - 1)
G
T
: Trọng lợng máy kéo cơ sở
G
T
= 12,1 (T) = 121 KN thay vào (3.I - 1) ta có :
G
m
= 1,2 . 12,1 = 14,52 (T ) = 145,2 KN
- Trọng lợng thiết bị ủi
Chọn sơ bộ G
TB
= (0,15
ữ
0,2).G
T
(3.I - 2)
Lấy G
TB
= 0.2 . G
T
= 0,2 . 12,1 = 2,42 ( T ) = 24,2 KN
2, Xác định các thông số cơ bản của bàn ủi .
a, Các thông số động học của bàn ủi.
Các thông số này thờng đợc chọn nh sau :
- Góc cắt đất

= 50

0
ữ
55
0
, chọn

= 50
0
- Góc nghiêng bàn ủi

= 75
0
- Góc lật

= 60
0

ữ
75
0
, chọn

=70
0
- Góc đặt của tấm chắn phía trên

1
= 90
0
ữ

100
0
, chọn

1
= 95
0
- Góc sau

= 30
0

ữ
35
0
, chọn

= 35
0
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
14
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
- Góc tạo bới bàn ủi và trục dọc máy = 60
0

- Góc tạo bới mép dới dao cắt và phơng ngang

= 6
0

ữ
12
0
, Chọn

= 10
0

b, Các thông số hình học của bàn ủi .
- Kiếm tra chiều rộng B theo công thức kinh nghiệm sau :
Với bàn ủi quay ta có : B =

sin
b
+ (700
ữ
900) mm (3.I - 3)
b: Chiều rộng bao của máy kéo cơ sở , b = 2460 mm


B =
0
60
2460
sin
+ (700
ữ
900) mm

B = 3540
ữ
3740 mm
Vậy , B = 3550 mm là hợp lý .
- Chiều cao của bàn ủi H = 1000 mm
- Chiều rộng vùng phẳng của bàn ủi a = 150
ữ
200 mm , chọn a = 200 mm
- Bản kính cong của bàn ủi R =


CosCos
SinaH
+
.
(3.I - 4)
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
15
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG

a
1
1
Hình 3.I - 1 : Các thông số động học của bàn ủi

Trong đó :
H : Chiều cao bàn ủi H = 1,0 m
a : Chiều sộng vùng phắng a = 0,2 m

: Góc cắt đất

= 50
0


: Góc lật của bàn ủi
Máy ủi vạn năng

=70
0

ữ
75
0
, chọn

=75
0
Thay các giả trị trên vào (3.I - 4) ta có :
R =
+

7550
502001000
CosCos
Sin.
= 939 mm
II, Tính toán kéo máy ủi .
Trong khi đào và chuyển đất,máy ủi muốn di chuyển đợc thi phải thoả mãn điều kiện

sau :

W


P
K


P
b



W
: Tổng lực cản tác dụng lên máy
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
16
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
P
K
: Lực kéo tiếp tuyến của máy
P
b
: Lực bám giữa cơ cấu di chuyển và mặt đờng

1, Xác định lực cản .
a, Xác định lực cản cắt (W
1
).

đ
h
1
2
1
1
Hình 3.II - 1 : Xác định lực cản tác dụng lên bàn ủi
W
1
= k .B . h
1
. Sin

(3.II - 1)
k : Lực cản riêng
Với

= 55
0
, đất cấp III ta có k = 110
ữ
170 KN/m
2
(trang 205 - 1)
chọn k = 120 KN/m
2
B : Chiều rộng bàn ủi , B = 3,55 m

: Góc quay bàn ủi trong mặt phắng ngang

= 60
0
h
1
: Chiều sâu cắt trong giai đoạn vận chuyển đất để bù lại lợng đất bị rơi vãi sang
hai bên : h
1
=
B
Vk .
1
(3.II - 2)
k
1
: Hệ số kể đến sự rơi vãi đất sang hai bên trên 1 m quảng đờng vận
chuyển đất
Xem đất khô có k
1
= 0,06
ữ
0,07 (Trang 205 - 1)
Chọn k
1
= 0,06
V : Thể tích khối đất trớc bàn ủi
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
17
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
V =

tg
BH
T
.2
.
2
(3.II - 3)
H
T
: chiều cao bàn ủi kể cả tấm chắn phía trên
H
T
= H + H
1
(3.II - 4)
H
1
: Chiều cao tấm chắn , thờng chọn H
1
= (0.15 ữ0.25). H
(Trang 200 - 2)
Chọn H
1
= 0,2 . H = 0,2 . 1000 = 200 mm = 0,2 m


H
T
= 1,0 + 0,2 = 1,2 m

: Góc chảy rự nhiên của đất
Đất sét nặng có


= 45
0

ữ

50
0

(bảng 4.I.9a - 1)

chọn


= 45
0
B : Chiều rộng bàn ủi B = 3,55 m
Thay các giả trị H
T
,

, B vào
(3.II - 3)

có :

V =
0
2
452
55321
Tg.
,.,
= 2,3 m
3
thay vào (3.II - 2) có :
h
1
=
553
32060
,
,.,
= 0,04 m thay vào (3.II - 1) có :
W
1
= 110 . 3,55 . 0,04 . sin60
0
= 13,5 KN

b,
Xác định lực cản di chuyển khối đất lăn trớc bàn ủi
(W
2
)
W

2
= V.
2
.

.sin

(3.II - 5)
V : Thể tích khối đất trớc bàn ủi , V = 2,3 m
3


: Trọng lợng riêng của đất
Đất cấp III có :

= 17
ữ
18 KN/m
3
(Trang 15 - 2)
Ta chọn

= 17,5 KN/m
3
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
18
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG

2

: Hệ số ma sát giữa đất và đất
Đất cấp III có
2

= 0,7
ữ
0,8 (Bảng 1.II.4 - 1) , lấy
2

= 0,7
Thay các giả trị vào (3.II - 5)


W
2
= 2,3 . 17,5 . 0,7 . sin 60
0

= 21,7 KN


c, Xác định lực cản di chuyển khối đất cuộn lên phía trên bàn ủi.
đ
3
đ
đ
1
đ
2
3

cos
3
cos
Hình 3.II- 2 : Xác định lực cản tác dụng lên bàn ủi
Khối đất trớc bàn ủi tạo nên trên bề mặt làm việc của bàn ủi một áp lự N . Dới tác
dụng của lực N gây nên lực ma sát chống lại sự di chuyển của khối đất lên phía trên bàn
ủi (F
'
ms
) . Đồng thời do bàn ủi nghiêng so với phơng chuyển động của máy nên suất
hiện lực ma sát cản trở khối đất di chuyển dọc bàn ủi (F
''
ms
) .
F
'
ms
=
1

. N =
1

. G
đ
. cos

(3.II - 6)
F
''

ms
=
1

. G
đ
.
2


(3.II - 7)

1

: Hê số ma sát giữa thép và đất
Đất cấp III có :
1

= 0,5
ữ
0,6 (bảng 1.II.4 - 1) , lấy
1

= 0,5
G
đ
: TRọng lợng khối đất trớc bàn ủi
G
đ
= V.

= 2,3.17,5 = 40,2 KN
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
19
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG


F
'
ms
= 0,5 . 40,2 . cos50
0
= 11,5 KN


F
''
ms
= 0,5 . 40,2 . 0,7 = 14,1 KN
C
hiếu các lực ma sát trên xuống phơng di chuyển ta đợc các lực cản tơng ứng sau :
W
3

= F
'
ms
.
cos
.

Sin


(3.II - 8)
W
3

= F
''
ms
. cos

(3.II - 9)


: Góc cắt đất ,

= 50
0



: Góc nghiêng bàn ủi trong mặt phắng ngang

= 60
0
Thay vào các giả trị vào (3.II - 8) và (3.II - 9) có :


W

3

= 11
,5 .

cos50
0
.
Sin 60
0
= 5,7 KN
W
3

= 14,1 . cos60
0
= 7,0 KN


W
3
= W
3

+ W
3

= 5,7 + 7,0 = 12,7 KN
d, Xác định lực cản di chuyển máy ủi (W
4

) .
W
4
= G
m
. (f

i) (3.II - 10)
G
m
: Trọng lợng máy ủi , G
m
= 145,2 KN
f: Hệ số cản lăn
Máy ủi bánh xích , xem đát khô có f = 0,10
ữ
0,12 ( Trang 207 - 1)
Chọn f = 0,11
i : Độ độ dốc của bề mặt làm việc , i = 10
0
/
0
= 0,10
Ta xét trờng hợp lên dốc (Lấy dấu +)


W
4
= 145,2 .(0,11 + 0,10) = 30,5 KN
e, Xác định lực cản ma sát giữa dao cắt bàn ủi và đất (W

5
) .
W
5
=
1

. (R
2
+ G
TB
)
(3.II - 11)
R
2
: Phản lực của đất tác dụng lên dao cắt theo phơng thắng đứng
R
2
= k . x . B , N
(3.II - 12)
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
20
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
k : Hệ số khá năng chịu tải của đất , k = 50
ữ
60 N/cm
2

(Trang 203 - máy làm đất) . Chọn k = 50 N/cm
2

= 500 KN/m
2
x : Chiều rộng mòn cùn của dao cắt , thờng x = 1,0
ữ
1,5 cm
(Trang 203 - 1) , lấy x = 1,0 cm = 0,01 m

R
2
= 500 . 0,01 . 3,55 = 17,7 KN


W
5
= 0,5.(17,7 + 24,2) = 20,9 KN
Vậy , tống các lực cản tác dụng lên máy ủi là :


W
= W
1
+ W
2
+ W
3
+ W
4
+ W
5

W
= 13,5 + 21,7 + 12,7 + 30,5 + 20,9 = 98,8 KN


W
= 98,8 KN

2, Xác định lực bám .
P
b
=

. G
b
(3.II - 13)


: Hệ số bám
Máy ủi bánh xích ; đất cấp III (Đất sét có độ ấm tự nhiên) có :


= 0,7 [(Bảng 1 - 12 ) - 2]
G
b
: Trọng lợng bám
G
b
= G

m
. cos . k
ođ
G
m
: Trọng lợng máy ủi , G
m
= 145,2 KN
: Góc nghiêng bề mặt làm việc , = arctgi = arctg 0,1 = 5,7
0
( độ dốc làm việc i = 10
0
0
)
k
ođ
: Hệ số kể đến sự phân bổ trọng lợng ra các bánh chủ động
Máy ủi bánh xích k
ođ
= 1


G
b
= 145,2 . cos 5,7
0
= 144,5 KN


P

b
= 0,7 . 144,5 = 101,2 KN
T
a thấy

W
= 98,8 KN < P
b
= 101,2 KN
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
21
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
Nh vậy , lực kéo của máy kéo cơ sở đảm bảo cho máy ủi có thể làm việc bình th-
ờng.
2, Xác định công suất di chuyển máy.
Công suất cần thiết để di chuyển đợc xác định theo lực P
K
:
N
dc
=

.
.
1000
vP
K
, KW (IV - 24)
P
K

: Lực kéo tiếp tuyến , P
K
=

W
= 98,8 KN = 98800 N
v : Vận tốc của máy khi làm việc , thờng là vận tốc số 1 của máy
v = 2,36 km/h = 0,6 m/s

: Hiệu suất truyền động của máy ,

= 0,8
ữ
0,9


= 0,9

N
dc
=
901000
6098800
,.
,.
= 65,9 KW
Ta thấy N
dc
= 65,9 KW < N
đc

= 74 KW

Nh vậy , công suất của máy keos cơ sở đã chọn đảm bảo cho quá trình làm việc của
máy ủi .
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
22
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
III, Xác định lực tác dụng lên máy ủi .
1, Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi .
Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi đợc mô tả trên hình vẽ sau (hình 3.III 1) :
Trong đó :
G
Tb
:Trọng lợng thiết bị ủi
P : Phản lực đất tác dụng lên dao cắt, P đợc chia thành 3 thành phần P
1
, P
2
, P
3
P
1
: Theo phơng ngang
P
2
: Theo phơng thắng đứng
P
3
: Theo phơng vuông góc trục dọc của máy
P

c
: Phản lực tại khớp liên kết bản lề và máy,nó phân ra hai thành phần Z
c
và X
c
Z
c
: Theo phơng thắng đứng , X
c
: Theo phơng ngang
2
P
P
P
1
G
tb
S
C
C
Z
P
C
C
X
3
P
P
P
1

X
C
X
C
Hình 3.III - 1 : Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
23
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
2, Xác định các lực tác dụng lên máy ủi .
a, Xác định trọng lợng thiết bị ủi .
Trọng lợng thiết ủi đợc xác định trên nguyên lý máy ủi điều khiến bằng cáp (tức là
lúc này lực S ở xylanh nâng hạ thiết bị ủi bằng 0) và phải đảm bảo sao cho dao cắt
thắng đợc lực cản của đất trong khi cắt đất .
Điều kiện để tính G
TB
: - Máy ủi làm việc trên mặt phắng ngang
- Dao cắt của bàn ủi đang ấn sâu vào đất
- Lực căng cáp nâng băng 0
Ta có thế xác định
min
TB
G
dựa vào phơng trình cân bằng mô men tại điểm C .


C
M
=
min
TB

G
. l
0
- R
2
. l + R
1
. m = 0


min
TB
G
=
0
12
l
mRlR ..
(3.III - 1)
2
R
R
1
C
tb
G
0
m
Hình 3.III - 2 : Sơ dồ xác định trọng lợng thiết bị ủi
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng

24
Đồ án tốt nghiệp rờng đại học XâY DNG
Trong đó :
R
2
: Phản lực của đất tác dụng lên dao cắt theo phơng thắng đứng
R
2
= k . x .B , N
k : Hệ số khá năng chịu tải của đất , k = 50
ữ
60 N/cm
2
(Trang 203 - 1) .
Chọn k = 50 N/cm
2
= 500 KN/m
2
x : Chiều rộng mòn cùn của dao cắt , thờng x = 1,0
ữ
1,5 cm
(Trang 203 - 1) , lấy x = 1,0 cm = 0,01 m


R
2
= 500 . 0,01 . 3,55 = 17,7 KN
R
1
: Phản lực do ma sát giữa dao cắt và đất

R
1
=
1

. R
2

1

: Hệ số ma sát giữa thép và đất
Đất cấp III có :
1

= 0,5
ữ
0,6 (bảng 1.II.4 - 1) , lấy
1

= 0,5
R
1
= 0,5 . 17,7 = 7,8 KN
l : Khoảng cách từ R
2
tới C , l = 3,4 m (theo lý thuyết máy đồng dạng)
l
0
: Khoảng cách từ G
TB

tới C , l
0
=
3
2
.l = 2,2 m
m : Khoảng cách từ R
1
tới C , m = 0,48 m (3)
Thay các giả trị vào (3.III - 1) có :

min
TB
G
=
22
4808743717
,
,.,,.,
= 25,7 KN
Với máy ủi thuỷ lực , dao cắt đợc ấn sâu cỡng bức vào đất nhờ trọng lợng thiết bị ủi
và lực đấy của xi lanh thuỷ lực . Do đó , trọng lợng thiết bị ủi có thế lấy giảm đi (5
ữ

10)
0
0
, ta lấy giảm đi 10
0
0

min
TB
G
= 0,90 . 25,7 = 23,5 KN
Nh vậy , ta lấy G
TB min
= 24,2 KN là hợp lý .
b, Xác định phản lực của đất tác dụng lên bàn ủi .
Phản lực của đất tác dụng lên dao cắt P đợc chia thành 3 thành phần P
1
, P
2
, P
3
đợc
biểu diễn nh hình vẽ (hình 3.III - 1).
Nguyễn Công Thắng lớp 46 kg khoa Cơ khí xây dựng
25