Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
Chiều cao tấm chắn H
1
phải bảo đảm điều kiện quan sát của ngời lái khi
nâng lỡi ủi.
Thông thờng H
1
= (0,1ữ 0,25).H
Trị số lớn lấy đối với máy lớn. Tấm chắn có dạng hình thang, chiều dài
cạnh trên lấy lớn hơn chiều rộng nắp máy cơ sở khoảng 200 ữ 300 mm nhng
không nhỏ hơn 0,5.L.
Thay số ta tìm đợc H
1
:
H
1
= (0,1 ữ 0,25).1300
Chọn H
1
= 200 mm.
Chơng II: Tính lực kéo
Ta xét lực cản của máy ủi trong trờng tổng quát nhất, khi máy ủi làm việc trên
dốc với góc . Tổng lực cản lớn nhất phát sinh ở cuối quá trình đào và bắt đầu
nâng lỡi ủi. Trong trờng hợp này lực kéo phải thắng cản sau.
T W
1
+ W
2
+ W
3
+ W
4
+ W
5
.
Trong đó:
W
1
- lực cản cắt.
W
2
- lực cản ma sát giữa lỡi ủi và nền đào do lực cản cắt theo ph-
ơng pháp tuyến P
o2
gây ra.
W
3
- lực cản di chuyển khối đất trớc lỡi ủi.
W
4
- lực cản ma sát giữa đất và lỡi ủi.
W
5
- lực cản di chuyển máy ở trên dốc.
I-Lực cản cắt W
1
:
W
1
= k . F. Sin
Trong đó:
k - hệ số cản cắt theo bảng (1-9) k = 0,2MPa = 0,2 . 10
3
KN/m
2
.
F - diện tích lát cắt
F = L . h
L - chiều dài lỡi cắt
h - chiều dày trung bình của lát cắt
góc lệch của lỡi ủi so với trục dọc của máy
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 6
Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
Sin = Sin(90
0
) = 1
W
1
= 1 . 0,2 . 10
3
.3,6. h (KN)
W
1
= 720.h (KN)
II. Lực cản ma sát giữa l ỡi ủi với nền đào do lực cản cắt pháp tuyến P
02
gây ra W
2
.
W
2
= f
1
. P
02
. Sin
Trong đó:
P
02
= k
. L . x
k
hệ số cản cắt theo phơng P
02
.
k = 0,5MPa = 0,5. 10
3
KN/m
3
.
x chiều rộng của lỡi cắt với nền đào.
(do lỡi cắt bị mòn x = 1cm = 0,01m)
f
1
hệ số ma sát giữa đất và thépTra bảng (1-5) f
1
= 0,5
W
2
= 1.0,5 . 0,5 . 0,01 .3,6. 10
3
(KN)
W
2
= 9
(KN)
III. Lực cản di chuyển đất tr ớc l ỡi ủi (W
3
).
W
3
= V
đ
. . f
2
. Cos . Sin
W
3
= G
đ
. f
2
. Cos . Sin
Trong đó: V
đ
- thể tích khối đất trớc lỡi ủi
d
2
d
k.2
H.L
V =
k
đ
- hệ số thuộc tính chất đất và tỷ số
L
H
Với
36,0=
L
H
theo bảng (7-3) k
đ
= 0.86
)(54,3
86,0.2
3,1.3
.2
.
3
22
m
k
HL
V
d
d
===
f
2
hệ số ma sát giữa đất với đất theo bảng (1-5), f
2
= 0,75
trọng lợng riêng của đất theo bảng (1-2), = 17,1 (KN/m
3
)
W
3
= 3,54.17,1.0,7.1 . Cos
W
3
= 42,37. Cos ()
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 7
Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
IV. Lực ma sát giữa đất và l ỡi ủi (W
4
):
W
4
= W
4
+ W
4
áp lực tác dụng lên lỡi ủi:
N = N
1
+ N
2
N
1
là áp lực do thành phần trọng lợng đất.
N
1
= G
a
. Cos ( - )
N
2
là áp lực do thành phần lực cản di chuyển khối đất trớc lỡi ủi:
N
2
= f
2
.G
a
.Cos.Sin
N = N
1
+ N
2
= G
a
.[Cos( - ) + f
2
.Cos.Sin].
W
4
là lực cản ma sát khi đất di chuyển theo lỡi ủi từ dới lên trên.
W
4
= f
1
.N.Cos.Sin
W
4
=f
1
.G
a
.[Cos( - ) + f
2
.Cos.Sin].Cos
W
4
là lực cản ma sát khi đất di chuyển theo lỡi ủi
W
4
= f
1
.N.Cos
W
4
= f
1
. G
a
[ Cos( - ) +f
2
. Cos . Sin] . [Cos . Sin + Cos] (KN)
W
4
= f
1
. G
a
[ Cos( - ) +f
2
. Cos . Sin] . Cos (KN)
(Vì =90
0
)
f
1
= 0,5
f
2
= 0,7
Sin = Sin55
0
= 0,82
Cos = Cos55
0
= 0,57
G
a
= V
đ
.
G
a
=3,54.17,1 = 60,5 (KN)
W
4
= 0,5.60,5.[ Cos(55 - ) +0,57. Cos
W
4
= 19,44. Cos +13,76. Sin ()
V. Lực cản di chuyển bản thân máy ủi trên dốc (W
5
)
W
5
= .G
m
. Cos + (G
m
+ G
a
) . Sin
Trong đó: hệ số cản truyển động = 0,1
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 8
Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
G
m
-trọng lợng máy ủi
Theo đầu đề thiết kế: G
m
= 484,4 (KN)
Theo tính toán ở trên ta có: G
a
= 60,5 (KN)
W
5
= 0,1.484,4 . Cos + (484,4+60,5) . Sin ()
W
5
= 48,44 . Cos +544,9 . Sin ()
Tổng lực cản chuyển động tác dụng lên máy:
++++=
54321
WWWWWW
SinCos
SinCosCoshW
.66,558.44,48
.76,13.44,19.37,429.720
++
++++=
SinCoshW .66,558.25,110.7209 +++=
Mà tổng lực cản chuyển động của máy không đợc lớn hơn lực kéo
của Máy. Do đó:
SinCoshWT .66,558.25,110.7209 +++=
SinCosh .66,558.25,110.7209222 +++
720
.66,558.25,110213
SinCos
h
Xác định chiều sâu cắt ứng với góc
khác nhau: dựa vào công thức nội suy
trên với mỗi góc dốc khác nhau cho ta một giá trị chiều sâu cắt h tơng ứng,
đến khi nào h 0 thì dừng lại.
Bảng chiều sâu cắt ứng với góc dốc:
(độ)
h (m)
0
0,1427
1
0,12919
2
0,11572
3
0,10231
4
0,08896
5
0,07566
6
0,06209
7
0,049289
8
0,03621
9
0,02321
10
0,010298
11
-0,002530
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 9
Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
2.2. Tính lực tác dụng lên máy.
Máy ủi có cấu tạo rất phức tạp. Trong thời gian làm việc bộ công tác của
máy ủi chịu tác dụng của các lực sau :
- Trọng lợng của bộ lỡi ủi G
u
.
- Phản lực của đất tác dụng lên lỡi ủi P .
- Lực nâng của bộ lỡi ủi S
n
.
- Phản lực tại khớp giữa khung và máy kéo X
c
, Z
c
.
Ta có sơ đồ tính toán sau :
Hình 2. 2 - Sơ đồ lực tác dụng khi bắt đầu cắt.
[
Ta có các thông số kích thớc l
0
,l , m đợc xác định theo điều kiện đồng dạng
của máy cơ sở và xác định theo tỉ lệ trên bản vẽ của máy cơ sở .
Ta có
l : Chiều dài từ khớp C đến lỡi cắt.
l = 5700 (mm) = 5,7 (m)
l
0
: Chiều dài từ khớp C đến trọng tâm lỡi cắt .
l
0
= 4700 (mm) = 4,7 (m)
m : Chiều cao từ đất đến tâm khớp C.
m = 500 (mm) = 0,5 (m)
Ta có :
0
l
.m)
1
f - L.x.(l
'
k
0
l
.m)
1
f- .(l
02
P
umin
G ==
Tại đầu dao cắt xuất hiện 2 thành phần lực.
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 10
A
C
lo
l
1
Gu P
o2
W
2
Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
P
02
có phơng theo phơng thẳng đứng và hớng lên trên, lực này có tác dụng
chống lại sự ấn sâu của lỡi ủi vào đất.
P
02
= k.x.L
- x chiều rộng của lỡi cắt tiếp xúc với nền đào x = 0,01 (m)
- L là chiêu dài của lỡi ủi :L = 3,6 (m).
- K hệ số cản cắt theo phơng P
02
: k= 0,5 0,6 MPa =500600 (KN/m
2
).
W
2
: lực ma sát giữa dao cắt và nền đào .
W
2
= f
1
. P
02
( KN).
Khi kể đến ảnh hởng của nền đào không bằng phẳng khả năng cắt không
đều lấy f
1
= 1.
Trọng lợng của bộ công tác G
u.min
. theo diều kiện ấn sâu của lỡi ủi vào đất đ-
ợc xác định từ phơng trình mô men đối với điểm C .
S M
c
= 0
<=> G
u
.l
0
P
02
.l + W
2
.m = 0
<=> G
u.min
=
0
l
.m
2
W.l
02
P
=
0
l
.k'.x.L.m
1
f - k'.x.L.l
=
0
1
l
.m)f - k'.x.L(l
Thay số:
KN)(02
4,7
) 1.0,5- ,6(5,7600.0,01.3
u.min
G ==
Điêu kiện để cho lỡi ủi ấn sâu vào đất là trọng lợng của bộ công tác cần
phải thoả mãn điều kiện :
G
u
G
u.mim
.
Ơ đây chon G
u
= 18 (KN).
Phản lực của đất tác dụng lên bộ công tác .
Để tính bền ngời ta dùng giá trị lớn nhất của phản lực để xuất hiện trong tr-
ờng hợp máy làm việc nặng nhọc nhất, đó là lỡi ủi va vấp vào chớng ngại khi
máy chuyển dộng mà không khắc phục đợc. Lực của chớng ngại tác dụng lên lỡi
ủi là áp lực pháp tuyến N và lực ma sát F = f
1
.N có chiều hớng lên trên.
Ngoài ra còn có phản lực của đất tác dụng lên lỡi ủi cắt mòn P
02
, W
2
.
Khi máy gặp chớng ngại có các lực và phản lực sau tác dụng lên bộ công
tác.
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 11
Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
Phân tích P thành 2 thành phần P
1
và P
2
Chiếu các lực theo phơng thẳng đứng và phơng ngang ta đợc:
P
1
=N.sin(+
1
) + W
2
(a)
P
2
=N.cos( +
1
) - P
02
(b)
Trong đó :
1
: Góc ma sát giữa đất và thép
Lực động có thể đánh giá bằng hệ số động k
đ
=
t
P
P
1
1
K
đ
=1,5 ữ 2,5 lấy k
đ
= 1,5
Lực P
1
t
xác định theo khả năng kéo bám của máy kéo và tải trọng động khi
lỡi ủi va vấp vào chớng ngại vật .
P
1
max
= P
1
t
+ P
đ
1
Trong đó : P
1
t
là lực tĩnh tơng ứng với điêu kiên trợt,
P
đ
1
lực động phụ thuộc vào lực quán tính của khối đất chuyển động.
Ta xác định theo công thức (7.23_MTL):
P
1
t
max =
)(cot.1
).
u
G
mk
(G
1max
max
+
+
g
Trong đó :
- G
mk
: Trọng lợng của máy kéo G
mk
=48440 (kg) =48440(N).
- G
u
: Trọng lợng của lỡi ủi G
u
= 18 (KN).
-
max
: Hệ số bám lớn nhất của bộ di chuyển với đất.
Bộ di chuyển là bánh xích nên
max
= 0,85 _0,95
- : Góc cắt =55
0
- f
1
: Góc ma sát giữa đất với thép f
1
= 0,65 (bảng 1.5 MTL)
Có f
1
= arctgf
1
= arctg 0,65 = 33,02
0
Thay số :
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 12
Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
P
1
t
max =
2,384
)
0
35
0
3,020,85cotg(31
).0,8581(484,4
=
+
+
(KN).
Lực động có thể đánh giá bằng hệ số động
K
đ
=
t
P
P
1
1
=> P
1
=K
đ
.P
1
t
Khi tính bền của bộ lỡi ủi hệ số K
đ
= 1,5 _ 2,5 số nhỏ lấy với đất cấp III số
lớn lấy với khi gặp chớng ngại vật là khối đất đá, khối gạch xây.
ơ đây ta lấy K
đ
= 1,5
P
1
= P
t
1max
.k
đ
= 438,2.1,5= 657,3 (KN)
P
2
max
=P
1
max
.
)
0
35
0
cotg(33,02 +
= 488,6.
)
0
35
0
cotg(33,02 +
P
2
max
= 13,1 (KN).
P
2
max
= 13,1.1,5= 19,65 (KN).
2.3. Lực trên cơ cấu nâng thiết bị ủi .
Tính lực nâng ở cán piston cho 2 vị trí:
2.3.1.Lực đẩy của xi lanh thuỷ lực ở đầu quá trình cắt:
Lực đẩy của xi lanh thuỷ lực ở đầu quá trình cắt có thể xác định từ phơng
trình mô men của các lực tác dụng lên bộ lỡi ủi đối với điểm C.
S
n
P
02
P
01
G
u
G
m
O
m
0
L
L
r
A B
1
L
m
L
a
Lấy Phơng trình momen tại C :
M
c
=P
02
.l + G
U
.l
0
S
n
.r P
01
.m = 0
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 13
Hình 2.3 - Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi khi bắt đầu cắt.
Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
r
o
l
u
Gm
01
P.l
02
P
max
n
S
=
Trong đó:
P
01
: Lực cản riêng theo phơng ngang ở mép lỡi cắt.
p
01
= 40 N/mm = (bảng 7- 4 MTL)
P
01
=40.3,6 = 144 (KN)
k
=2,5 ữ3,5 Mpa = 2,5 .10
3
(KN/m
2
)
r
n
:bán kính từ tâm quay của thanh đẩy đến tâm xi lanh nâng.
r
n
=3,5(m) l
1
=1(m) l
m
=1,75-a=1,75-0,17=1,58(m)
l
0
=4,7 (m) l = 5,7(m) m = 0,5(m)
G
mk
=484,4(KN) G
u
=18(KN)
P
02
: Lực cản riêng theo phơng pháp tuyến.
P
02
= 2,5.10
3
.3,6. 0,01 = 90 (KN)
Thay số vào ta có :
(KN) 8,011
3,5
7,4.815,0.4417,5.09
max
n
S =
=
Trị số S
n
max
cần phải kiểm tra theo điều kiện ổn định của máy kéo khi nó bập
bênh ở điểm A dới tác dụng của lực đẩy. S
n
max
< S
n
ôđ
Từ phơng trình cân bằng các lực tác dụng lên máy ủi khi máy kéo bập bênh
đối với điểm A, ngời ta xác định lực nâng P
02
cần thiết để giữ lỡi ủi khi chuyển
động.
Lực nâng cần thiết nhất đợc xác định theo điều kiện ổn định :
0M
A
=
1
10
'
02
).(.
ll
llGlG
P
ummk
+
++
=
(KN) 5,291
17,5
1),74.(81 448,4.1,58
'P
02
=
+
++
=
Xét sự cân bằng lực tác dụng nên máy ủi bằng cách lấy phơng trình mô men
đối với điểm C
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 14
Đồ án môn học Chuyên ngành máy xây dựng & TBTL
M
c
=P
02
.l P
01
.m G
u
.l
0
S
od
.r = 0
(KN)2,661
3,5
18.4,7-144.0,5-129,5.5,7
od
n
S
n
r
0
.l
u
G- .m
01.
P l
'
02
P
od
n
S
==
=
S
n
max
< S
n
ođ
Vậy máy làm việc ổn định ở vị trí bắt đầu cắt.
2.3.2. Lực nâng S
n
khi bắt đầu nâng bộ lỡi ủi ở cuối quá trình cắt
Lực nâng S
n
khi bắt đầu nâng bộ lỡi ủi ở cuối quá trình cắt đợc xác định từ
phơng trình mô men các lực tác dụng lên bộ công tác đối với điểm C.
n
r
.m
1
Pl
2
P.l
d
.l
d
G
0
.l
u
G
n
S
++++
=
Trong đó :
G
u
: Trọng lợng bộ lỡi ủi. G
u
=18 ( KN)
G
đ
: Trọng lợng khối đất đợc nâng lên.
G
đ
= F
n
.L..1/K
tx
Với :
: Trọng lơng riêng của đất : = 18 KN/m
3
= 18.10
-9
(KN/mm
3
)
k
tx
: Hệ số tơi xốp của đất : k
tx
= 1,25
L : Chiều dài lỡi ủi. : L= 3,6( m).
Sinh viên: Hoàng Hải Đăng - Lớp 44M Trang : 15
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét