tính toán thiết kế máy ủi thường có bộ phận công tác lưỡi ủi 2560mmx800mm, đồ án máy làm đất, bản vẽ máy ủi tổng thể, máy làm đất nguyên lý hoạt động của máy ủi, sơ đồ tính toán máy ủi, sô đồ tính toán bàn ủi.
TỔNG QUAN VỀ MÁY ỦI
CÔNG DỤNG PHÂN LOẠI MÁY ỦI
Máy ủi là loại điển hình của máy đào chuyển đất, đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
Máy ủi là thiết bị chuyên dụng để đào và vận chuyển đất trong khoảng cách ngắn, thường dưới 100m Cụ thể, máy ủi bánh xích có khả năng vận chuyển đất trong khoảng 60 – 80m, trong khi máy ủi bánh hơi có thể thực hiện công việc này ở khoảng cách từ 100 – 150m Ngoài ra, máy ủi còn được sử dụng để san sơ bộ mặt bằng hiệu quả.
Trong thực tế máy ủi dùng để làm các công việc sau :
- Đào hồ ao, kênh mương.
- Đào các móng nhà lớn.
- Đào đắp đường có độ cao không quá 2m.
- San sơ bộ, tạo mặt bằng lớn để xây dựng cơ sở hạ tầng cho khu công nghiệp và khu đô thị mới.
- Kéo các phương tiện khác.
Bộ phận làm việc chính của máy ủi là bàn ủi. a) Phân loại dựa vào góc đặt của bàn ủi so vói trục dọc của máy :
Máy ủi vạn năng là thiết bị có bàn ủi được kết nối với khung ủi qua khớp cầu, cho phép bàn ủi quay trong mặt phẳng ngang và nghiêng một góc từ 45 đến 60 độ so với trục dọc của máy.
Bàn ủi có thể quay một góc φ = 45 – 60 0
- Máy ủi thường : Bàn ủi luôn được đặt vuông góc với trục dọc của máy φ = 90 0
Bàn ủi không quay φ = 90 0 b) Phân loại dựa vào phương pháp điều khiển thiết bị ủi :
- Máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực.
- Máy ủi điều khiển bằng cáp.
Máy ủi điều khiển bằng thủy lực đang trở thành lựa chọn phổ biến nhờ vào khả năng điều khiển nhẹ nhàng, êm ái và chắc chắn Với kết cấu gọn gàng, máy dễ dàng trong việc chăm sóc và bảo quản Đặc biệt, máy ủi này có khả năng đào đất rắn tốt hơn so với máy ủi điều khiển bằng cáp Tuy nhiên, chi phí cho các xilanh công tác điều khiển bàn ủi lại cao và thường phải nhập khẩu từ nước ngoài khi lắp mới Bên cạnh đó, máy ủi cũng có thể được phân loại dựa trên công suất và lực kéo của nó.
Có thể phân loại dựa vào bảng sau :
Loại máy ủi Công suất động cơ (kW) Lực kéo (T)
Rất lớn > 220 > 30 d) Phân loại dựa vào cơ cấu di chuyển :
Máy ủi bánh xích có ưu điểm là áp suất xuống đất thấp, giúp nó hoạt động hiệu quả trên những nền đất yếu và dốc lớn Với bán kính quay vòng nhỏ, máy có khả năng bám chắc vào mặt đất, cho phép thực hiện các công việc trong điều kiện khó khăn.
Máy ủi bánh hơi có tính cơ động vượt trội so với máy ủi bánh xích, cho phép hoạt động trên diện rộng và di chuyển nhanh chóng Tuy nhiên, máy ủi bánh hơi lại tạo ra áp suất xuống đất lớn hơn so với máy ủi bánh xích.
1.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY UÛI :
1.2.1) Cấu tạo chung máy ủi :
Cấu tạo chung máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực với bàn uûi khoâng quay :
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tính toán và thiết kế thiết bị công tác cho máy ủi di chuyển bánh xích điều khiển thủy lực có kích thước BxH là 2560x800 Dựa vào sách "Sổ tay chọn máy thi công" của tác giả Vũ Văn Lộc, chúng tôi đã lựa chọn máy ủi di chuyển bánh xích điều khiển thủy lực mang số hiệu D-444, được sản xuất bởi Liên Xô cũ.
Các thông số cơ bản :
- Cụ caỏu di chuyeồn : xớch.
+ Chiếu rộng một bản xích : 500 (mm).
+ Aùp lực lên đất : 0,48 (kG/cm 2 )
+ Vận tốc di chuyển : 7,1 (km/h)
+ Trọng lượng lưỡi ủi: 0,63 tấn
CẤU TẠO & NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY ỦI
2.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BÀN ỦI VÀ MÁY ỦI :
2.1.1) Xác định các thông số cơ bản của bàn ủi: a) Xác định các thông số động học của bàn ủi:
TÍNH TOÁN CHUNG MÁY ỦI
XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BÀN ỦI & MÁY ỦI
2.1.1) Xác định các thông số cơ bản của bàn ủi: a) Xác định các thông số động học của bàn ủi:
- Góc cắt của dao cắt δ
- Góc sắc của dao cắt β
- Góc sau của dao cắt α
- Góc tự lựa – là góc tạo bởi mép dưới dao cắt của bàn ủi và phương ngang γ
- Góc nghiêng của bàn ủi so với phương ngang ε
- Góc lật ψ và góc đặt của tấm chắn phía trên ψ 1.
Các thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến lực cản cắt, lực cản ma sát trượt giữa đất và bàn ủi, cũng như năng lượng tiêu hao trong quá trình cắt đất Việc phân tích đặc điểm làm việc của máy ủi và xác định giá trị hợp lý của các thông số cơ bản sẽ giúp giảm lực cản tác động lên máy, giảm năng lượng tiêu hao, đồng thời rút ngắn thời gian chu kỳ làm việc và nâng cao năng suất của máy.
Để xác định giá trị hợp lý của góc cắt, cần lưu ý rằng góc cắt của dao cắt trên máy ủi và máy ủi vạn năng được tính bằng tổng của góc sau và góc sắc của dao Công thức tính góc cắt là δ = α + β, trong đó góc sau của dao cắt thường là α = 30°.
Góc cắt của dao cắt là thông số quan trọng nhất của bàn ủi, ảnh hưởng lớn đến lực cản cắt và năng lượng tiêu hao trong quá trình cắt Nghiên cứu cho thấy, khi góc cắt δ > 55 độ, lực cản cắt tăng nhanh, với mỗi độ tăng của góc cắt, lực cản tăng 1,5%, dẫn đến năng lượng tiêu hao cũng tăng lên đáng kể Ngược lại, nếu góc cắt δ < 45 độ và góc sắc của dao cắt β < 15 độ, độ bền của dao sẽ không được đảm bảo.
Khi kết hợp các yếu tố phân tích, góc sắc hợp lý của dao cắt ở máy ủi được xác định trong khoảng δ = 50° – 55°, với giá trị thường dùng là δ = 55° Góc lật của bàn ủi và góc đặt của tấm chắn phía trên có ảnh hưởng lớn đến khả năng tích tụ đất và năng suất của máy Các góc này cần được điều chỉnh sao cho trong quá trình đào, đất được tích đầy trước bàn ủi mà không bị rơi lại phía sau, mà luôn được cuốn về phía trước Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã xác định giá trị tối ưu cho góc lật của bàn ủi và góc đặt của tấm chắn.
- Góc đặt của tấm chắn ở phía trên bàn ủi:
- Góc lật của bàn ủi không quay ở máy ủi thường :
Để đạt hiệu quả tối ưu khi sử dụng bàn ủi, góc nghiêng của bàn ủi so với phương ngang nên được điều chỉnh ở mức 75 độ Việc đặt bàn ủi nghiêng giúp đất dễ dàng cuộn lên phía trên, giảm lực ma sát giữa đất và bề mặt cong của bàn ủi Điều này không chỉ giảm lực cản khi di chuyển máy mà còn tiết kiệm năng lượng trong quá trình đào và tích đất.
- Góc nghiêng bàn ủi so với phương ngang:
- Góc tạo bởi giữa bàn ủi và trục dọc của máy:
- Góc tạo bởi mép dưới dao cắt và phương ngang ( Góc tự lựa của bàn ủi γ )
(6 o 12 ) o λ = ± ÷ chọn γ = ± 10 o do có cơ cấu điều chỉnh, có lợi cho công tác san
*) Lập bảng thống kê các góc của dao:
ST Các thông số động học của bàn Góc
1 Góc cắt của dao cắt δ 55 0
2 Góc nghiêng của bàn ủi ε 75 0
3 Góc lật của bàn ủi ψ 75 0
4 Góc sau của dao cắt α 30 0
6 Góc tạo bởi bàn ủi với trục dọc của máy ủi φ 90 0
7 Góc tự lựa của bàn ủi (góc xộc xệch) γ ±10 0 b) Xác định các thông số hình học của bàn ủi:
*) Xác định chiều cao H của bàn ủi; dựa vào lực kéo của máy kéo cơ sở:
Trong đó: T- lực kéo danh nghĩa của máy kéo cơ sở (kN) :
*) Xác định chiều rộng B của bàn ủi :
Chiều rộng của bàn ủi B được chọn sơ bộ theo chieàu cao:
Chiều rộng tối thiểu của bàn ủi cần đảm bảo rằng khi bàn ủi được đặt nghiêng, hình chiếu của nó lên phương vuông góc với phương di chuyển phải lớn hơn chiều rộng bao của máy kéo, bao gồm cả phần nhô ra của khung ủi, và không nhỏ hơn 100 mm ở mọi phía Do đó, theo kinh nghiệm, chiều rộng của bàn ủi thường được lựa chọn phù hợp với tiêu chí này.
Trong đó: b- chiều rộng của bao máy kéo cơ sở : b 2560 (mm).
Vậy chọn chiều rộng của bàn ủi : B = 2560 (mm)
*) Xác định bán kính cong của bàn ủi R:
Bàn ủi của máy ủi và máy ủi vạn đều có thiết kế phẳng với chiều rộng a, phục vụ cho việc lắp dao cắt đất Kết cấu này được thiết kế nhằm tối ưu hóa hiệu suất trong quá trình làm đất.
+) Giảm lực cản ma sát giữa đất và bàn ủi trong quá trình đào và tích đất.
+) Đảm bảo cho đất cuốn lên phía trên bàn ủi luôn có xu hướng đổ về phía trước bàn ủi.
+) Tăng thể tích khối đất trước bàn ủi.
Bán kính cong R của bàn ủi được xác định :
*) Xác định chiều cao tấm chắn phía trên :
Tấm chắn trên bàn ủi giúp ngăn chặn đất rơi vãi ra phía sau khi đã tích tụ đầy ở phía trước, theo công thức kinh nghiệm.
2.1.2) Xác định các thông số cơ bản của máy ủi :
Các thông số cơ bản của máy ủi gồm có : a) Lực kéo danh nghĩa :
Trong đó : Nđ - Công suất động cơ, Nđ = 55 (HP) b) Trọng lượng toàn bộ máy ủi :
Mặt khác trọng lượng chung của máy ủi cũng có thể chọn theo kinh nghiệm dựa vào trọng lượng máy kéo cơ sở
Trong đó G T trọng lượng máy kéo cơ sở G T = 6.25 tấn Chọn G m r kN c) Trọng lượng thiết bị ủi :
G TB = = daN = kN (4-1b)[1] d) Chiều cao nâng bàn ủi lớn nhất :
Trong Nđ tính bằng công suất động cơ tính bằng mã lực Nđ = 55 (Hp)
1.208 55 791( 3 ) h = = mm e) Tốc độ di chuyển của máy khi làm việc :
Khi đào và chuyển đất : thường là số I của máy kéo cơ sở Theo kinh ngiệm có thể chọn : Vmin = ( 2 – 2,75) (km/h).
Khi di chuyển không tải, máy kéo cơ sở thường đạt số tiến cao nhất từ 6,5 đến 11,5 km/h Áp suất của máy xuống đất được tính là 0,48 kN/cm³ Phản lực của đất tác động lên dao cắt bàn ủi cũng cần được xem xét trong quá trình vận hành.
Phản lực của đất tác động lên dao cắt của bàn ủi là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình cắt đất, năng lượng tiêu hao và năng suất máy ủi Để xác định phản lực này, cần khảo sát vị trí bàn ủi khi bắt đầu cắt đất trong giai đoạn đào và tính toán đất, đặc biệt khi chưa có khối lăn và tính đến sự mòn của dao cắt.
Khi máy ủi bắt đầu ấn sâu dao cắt vào đất để đào, tại dao cắt sẽ có hai thành phần phản lực của đất tác động.
*) Phản lực pháp tuyến R2 theo phương thẳng đứng:
Trong đó : k′ - hệ số khả năng chịu tải của đất, k ′ = (50 ÷
60) N/cm 2 x - chiều rộng phần bị mòn của dao cắt x = (1,0 ÷ 1,5) cm
B – chiều rộng bàn ủi (cm)
*) Phản lực tiếp tuyến R1 Phản lực này do ma sát giữa dao cắt và đất gây ra:
R = à R (N), (4-2a) [1] à 1- hệ số ma sỏt giữa thộp và đất, cú thể chọn theo bảng (4-1) [1]: à 1=0,75 (Loại đất sột nặng)
R1 = 0,75.18304 = 13728 (N) ≈ 13,7 (kN) h) Tốc độ chuyển động của dao cắt theo phương thẳng đứng
Vh. Đây chính là tốc độ hạ bàn ủi trong khi đào đất : h d
Trong đó: Vd – vận tốc di chuyển của máy khi đào đất α - góc sau của dao cắt, α 0 o
2.2) TÍNH TOÁN LỰC KÉO VÀ CÔNG SUẤT CỦA MÁY :
Việc tính toán kéo máy ủi diễn ra khi máy đang chuyển đất về phía trước, trong quá trình này, đất có thể bị rơi vãi Để nâng cao năng suất, máy ủi thường thực hiện cắt đất với chiều sâu cắt không đổi trên toàn bộ quãng đường Điều kiện cần và đủ để máy ủi di chuyển hiệu quả là đảm bảo các yếu tố kỹ thuật và điều kiện địa hình phù hợp.
Trong đó: W – tổng lực cản tác dụng lên máy ủi
Px – lực kéo tiếp tuyến của máy kéo
Pb – lực bám giữa cơ cấu di chuyển và mặt đường.
2.2.1) Xác định tổng các lực cản tác dụng lên máy uûi (kW) :
Trong đó: W1- lực cản cắt đất.
W2 - lực cản di chuyển do khối đất lăn trước bàn ủi tạo ra.
W3 – lực cản di chuyển do đất cuộn lên phía trên bàn ủi tạo ra.
W4 – lực cản di chuyển do bản thân máy ủi
W5 – lực cản di chuyển do ma sát giữa dao cắt của bàn ủi và đất tạo ra.
1) Xác định lực cản ma sát đất:
Trong đó: k – hệ số lực cản cắt (kN/m 2 ) phụ thuộc vào cấp đất, với đất cấp III, có:
Chiều rộng bàn ủi là 2.560 mm, trong khi chiều sâu cắt được xác định bởi quá trình bàn ủi cắt đất nhằm bù đắp lượng đất bị rơi vãi sang hai bên trong quá trình chuyển đất.
Trong đó: k1 – hệ số kể đến lượng đất bị rơi vãi sang hai bên trên 1m chiều dài quãng đường vận chuyển đất.
Giá trị của nó phụ thuộc vào tính chất của đất:
Thể tích khối đất lăn trước bàn ủi (V) được xác định bằng mét khối (m³) và phụ thuộc vào các yếu tố như tính chất cơ lý của đất, cũng như kích thước chiều cao và chiều rộng của bàn ủi Công thức tính thể tích này được xây dựng dựa trên những yếu tố trên.
Trong đó: HT – chiều cao kể cả tấm chắn phía trên bàn uûi (m).
H – chiều cao bàn ủi, H = 800 (mm) = 0,8 (m).
H1 – chiều cao tấm chắn phía trên bàn ủi
Chiều rộng bàn ủi được xác định là B = 2560 mm (2.56 m) Hệ số kT phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất và tỷ số giữa chiều cao bàn ủi (H) và chiều rộng bàn ủi (B).
B = = Đối với đất khô và tơi ta có: kT = 1,25 bảng (4-3) [1]
XÁC ĐỊNH LỰC TÁC DỤNG LÊN MÁY ỦI
Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi được xác định qua việc khảo sát máy trong quá trình đào và tích đất.
Các lực tác dụng lên máy ủi gồm:
- Trọng lượng thiết bị ủi GTB
Phản lực P của đất tác dụng lên bàn ủi Phản lực này phân thành hai lực:
Các phản lực thường được xác định ở hai vị trí:
+) Khi máy bắt đầu thực hiện quá trình đào đất, dao cắt bắt đầu ấn sâu vào đất, trước bàn ủi chưa có khối đất lăn.
+) Khi bắt đầu nâng bàn ủi lên ở cuối giai đoạn đào và tích đất, trước bàn ủi đã tích đống đất.
- Lực nâng S trong xilanh thuỷ lực nâng thiết bị ủi.
Phản lực tại khớp bản lề giữa khung ủi và máy kéo cơ sở Pc được phân chia thành hai thành phần lực: một lực theo phương thẳng đứng Zc và một lực theo phương ngang Xc.
2.3.1) Xác định trọng lượng thiết bị ủi G TB :
Trọng lượng của máy ủi điều khiển bằng thủy lực được giảm từ 5-10% do dao cắt được ấn sâu vào đất không chỉ nhờ vào trọng lượng của thiết bị mà còn chủ yếu nhờ áp lực dầu trong các xilanh nâng hạ.
Thiết bị ủi có trọng lượng sơ bộ là: GTB = 7.29 kN.
2.3.2) Xác định phản lực của đất tác dụng lên bàn uûi: P
Phản lực P của đất tác dụng lên bàn ủi được chia thành hai thành phần: P1 theo phương ngang và P2 theo phương thẳng đứng Để xác định giá trị của P1 và P2, cần xem xét hai trường hợp khác nhau.
1) Khi bàn ủi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất để thực hiện quá trình đào đất:
Trong trường hợp này, sự mòn dao được đề cập cùng với việc bàn ủi chưa có khối đất lăn Lúc này, các phản lực từ đất tác động lên dao cắt P1 và P2 đều có điểm đặt nằm trên mặt nền đất cơ bản, với lực P2 có chiều hướng đi lên.
2) Khi bắt đầu nâng bàn ủi ở cuối giai đoạn đào và tích đất :
Trước khi bàn ủi hoạt động, một khối đất đã lăn và tích đầy trên bề mặt của nó, tạo ra áp lực N nén vào lòng bàn ủi.
- Phân tích lực N làm hai lực thành phần:
+) Lực P1 theo phương song song với phương di chuyển của máy
+) Lực P2 theo phương vuông góc với phương di chuyển của máy.
Khi máy ủi hoạt động trong giai đoạn cuối của quá trình đào và tích đất, lực ma sát Fms xuất hiện trên bề mặt bàn ủi do tác động của N, gây cản trở cho chuyển động của đất khi nó cuộn lên trên bàn ủi.
Gd – trọng lượng của khối đất trước bàn ủi:
Ta có công thức xác định P1, P2:
P = N cos δ ϕ + − R (4-17) [1] Ở trường hợp này, điểm đặt của P1, P2 được nâng lên, cách mặt nền đất cơ bản một đoạn:
Chọn hp = 200 (mm) δ - góc cắt của dao δ = 55 o ϕ 1- gúc ma sỏt giữa thộp và đất, tgϕ 1= à 1=0,6
→ = à 1- hệ số ma sỏt giữa thộp và đất :à = 1 0,6 bảng (4-
R1, R2 – phản lực của đất tác dụng lên dao cắt:
Dấu ( ) − ở đây cho thấy lực P2 có chiều hướng xuống dưới.
3) Khi máy ủi làm việc gặp chướng ngại vật ở dao cắt sẽ phát sinh tải trọng động :
Lúc đó, phản lực theo phương ngang của đất tác dụng lên dao cắt là lớn nhất:
Trong đó: P1c – lực cản tĩnh, tính theo lực kéo lớn nhất của inh4
P1c = Tmax = Pb = ϕ max G b (4-19) [1] ϕ max - hệ số bám lớn nhất của máy kéo cơ sở, phụ thuộc vào loại đất nơi máy làm việc, chọn theo bảng (4-4)
Gb – trọng lượng bám của máy kéo cơ sở :
Gb = kcd.Gm.cos α =1.72.1r (kN) Từ đó: P1c = 1.72 = 72(kN)
P1d – tải trọng động tác dụng lên dao cắt, được xác định gần đúng dựa vào hệ số tải trọng động:
Trong đó: kd – hệ số tải trọng động, thường kd = 1,5 ÷ 2,0 , lấy kd =1,5.
P1max = P1c.kd = 72.1,5 = 108 (kN) Để xác định lực P2max ta phải giải hệ phương trình:
Lực P2max khi bắt đầu nâng bàn ủi lên ở cuối giai đoạn đào và tích đất Khi đó: R1 = R2 = 0 và góc cắt δ có giá trị nhỏ nhất :
Để xác định lực trong cơ cấu nâng hạ thiết bị ủi, cần khảo sát hai vị trí làm việc chủ yếu của máy.
+) Khi bàn ủi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất để tiến hành đào và tích đất.
+) Khi bàn ủi được nâng lên ở cuối giai đoạn đào và tích đất tại hai vị trí này, lực nâng thường đạt giá trị lớn nhaát.
1) Khi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất (ở giai đoạn đào và tích đất) :
Trong giai đoạn này, lực trong cơ cấu nâng của thiết bị ủi S được xác định thông qua phương trình cân bằng momen tại điểm C.
Thay giá trị P2max vào phương trình trên sẽ xác định lực lớn nhất trong cơ cấu nâng hạ thiết bị ủi khi ấn sâu dao cắt xuống đất.
Các kích thước l, lo , r, m được lấy tương ứng theo bản vẽ.
Tacó : m = 340 (mm) l = 2670 (mm) l0 = 2060 (mm) r = 1500 (mm) lT = 520 (mm) l1 = 980 (mm).
Giá trị lớn nhất của Smax trong cơ cấu nâng không được lớn hơn lực nâng Sy, được xác định theo điều kiện ổn định của máy: max y
Sy – lực trong cơ cấu nâng được xác định từ điều kiện ổn định của máy.
Sơ đồ tính lực trong cơ cấu nâng thiết bị ủi theo điều kiện oồn ủũnh :
Vị trí xác định Sy trong quá trình cắt là ở cuối quá trình, trước khi bàn ủi được tích đầy đất, nơi cơ cấu nâng hoạt động để nâng thiết bị ủi, với máy có xu thế lật quanh điểm A Ngoài ra, Sy cũng được xác định tại vị trí bắt đầu ấn dao cắt xuống đất để thực hiện quá trình đào, khi máy có xu thế lật quanh điểm B.
Khi máy ủi lật quanh điểm A thì lực P2 được xác định từ phương trình cân bằng momen với điểm A:
GT – trọng lượng máy kéo: GT = 62,5 (kN)
GTB – trọng lượng thiết bị ủi: GTB = 8,1 (kN) lT, l1 được lấy theo bản vẽ: lT = 1500 (mm) l1p0 (mm)
Khi máy lật quanh A, lực S− y trong cơ cấu nâng được xác định từ phương trình cân bằng momen với điểm C.
Vậy, lực nâng Smax thoả mãn điều kiện ổn định khi máy ủi có xu thế lật quanh điểm A.
Máy ủi được trang bị hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực, yêu cầu xác định lực đẩy của piston khi dao cắt tiếp xúc sâu với đất trong giai đoạn đầu của quá trình đào Tại thời điểm này, phản lực từ đất P2' có hướng lên và được tính toán thông qua phương trình cân bằng momen tại điểm lật B.
Để xác định lực đẩy cần thiết của piston trong xilanh nhằm ấn sâu dao cắt vào đất, cần xét sự cân bằng lực của thiết bị ủi và lập phương trình cân bằng momen tại điểm C.
Nếu kể đến sự mòn của dao cắt thì:
Lực Sd cũng phải thoả mãn diều kiện ổn định:
S y được xác định theo điều kiện máy bị lật quanh điểm B và từ phương trình cân bằng momen với điểm C:
Vậy lực Sd của máy ủi thoả mãn điều kiện ổn định.
2) Khi nâng thiết bị ủi ở cuối giai đoạn đào và tích đất:
Trước bàn ủi, nơi có nhiều đất tích tụ, là vị trí mà cơ cấu nâng chịu áp lực lớn nhất Các lực tác động lên thiết bị ủi cần được chú ý để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
- Trọng lượng thiết bị ủi: GTB = 8,1 (kN)
- Trọng lượng của khối đất được nâng cùng bàn ủi: Gd
Trong đó: k1 – hệ số tỉ lệ giữa thể tích khối đất được nâng lên cùng bàn ủi và thể tích khối dất lăn trước bàn uûi:
B – chiều rộng bàn ủi: B = 2560 (mm)
H – chiều cao bàn ủi: H = 800 (mm) ρ- trọng lượng riêng của đất: ρ (kN/m 3 ) Bảng (1-
5) [1] γ - góc chảy tự nhiên của đất: γ E o Bảng (4-1) [1]
- Lực cản trượt của đất:
Trong đó: kb – hệ số bám của đất khi chúng trượt tương đối với nhau: kb = 0,5 N/cm 2 , theo bảng (4 – 5) [1].
F2 – diện tích bề mặt trượt giữa khối đất được nâng và phần đất còn lại trong khối đất lăn trước bàn ủi (cm 2 ).
H2 – chiều cao bề mặt trượt nói trên.
Lực nâng Smax được xác định từ phương trình cân bằng moment của các lực lấy với điểm C:
Vậy lực nâng Smax thoả mãn điều kiện ổn định khi máy có xu thế lật quanh điểm A.
Trong hai trường hợp trên ta lấy lực nâng Smax ở cuối giai đoạn đào và tích đất do Smax lớn hơn.
Cần kiểm tra lực Smax theo công suất động cơ của máy kéo cơ sở, vì khi thiết bị ủi được nâng lên cuối giai đoạn đào và tích đất, cơ cấu nâng sẽ chịu lực lớn nhất Đôi khi, công suất động cơ không đủ để máy ủi vừa di chuyển vừa nâng thiết bị khi đã tích đầy đất Việc kiểm tra công suất động cơ là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất làm việc của máy ủi.
Trong đó: Nđc – công suất động cơ của máy kéo cơ sở :
Nn – coâng suaát tieâu hao cho cô caáu naâng thieát bò uûi (kW)
Nd – công suất tiêu hao cho cơ cấu di chuyển máy uûi (kW)
Vn – vận tốc nâng thiết bị ủi: Vn = 0,1 -0,2 (m/s), chọn Vn = 0,1 (m/s)
Vd – vận tốc di chuyển máy ủi, ứng số I của máy kéo cơ sở: Vd = 2,51 – 8,5 (km/h), chọn Vd = 2,51 (km/h) = 0,7 (m/s). η n - hieọu suaỏt cụ caỏu naõng : η n = 0,9.
Tmax – lực kéo tiếp tuyến lớn nhất của máy kéo :
Tmax = 72 (kN) ( xác định theo (4 -19) [1])
Nủc = 41 (kW) < Nn + Nd = 63,18 (kW).
Công suất động cơ của máy kéo cơ sở không đủ để máy ủi vừa di chuyển vừa nâng thiết bị ủi trong giai đoạn đào và tích đất, giai đoạn mà cơ cấu nâng làm việc nặng nhất Do đó, người công nhân lái máy ủi cần dừng cơ cấu di chuyển và tập trung toàn bộ công suất động cơ cho cơ cấu nâng thiết bị ủi.
Lực nâng để tính sức bền của cơ cấu nâng được xác ủũnh theo :
St = Sykủ (4 – 33) [1] kđ – hệ số tải trọng động : kđ = 1,35 -1,5, chọn kđ = 1,4
3) Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy keùo :
Sơ đồ xác định phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy kéo :
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ỦI
26 (kN/cm 2 ). n – hệ số an toàn, n = 1,4 -1,5.
Vậy đường kính vít của thanh chống xiên :
Thanh chống xiên được chế tạo từ hai thanh vít thép CT5 có ren ngược chiều nhau và có đường kính d1 = 6 (cm) = 60 (mm).
2) Kieồm tra beàn thanh choỏng xieõn :
Thân thanh chống xiên có dạng hình trụ rỗng với đường kính ngoài D = 10 (cm) và đường kính trong d = 8 (cm), diện tích tiết diện là :
= = = Ưùng suất sinh ra trong thanh chống xiên :
P B kN cm σ = F = = Ưùng suất cho phép của thanh chống xiên :
Trong đó: thanh chống xiên được chế tạo từ thép CT3 có giới hạn chảy σ ch = 22 (kN/cm 2 ). n – hệ số an toàn, n = 1,2 – 1,3.
Ta có : σ = 14,6 ( kN cm / 2 ) < [ ] σ = 16,9 ( kN cm / 2 )
Vậy thanh chống xiên được thiết kế đảm bảo điều kiện bền khi máy ủi làm việc trong điều kiện bất lợi nhất.
![ρ - trọng lượng riêng của đất: ρ =17 (kN/m3). Bảng (1- (1-5) [1] - máy ủi thường 2560x800](https://media.store123doc.com/figures/002/293/r-trong-luong-dat-r-kn-m-bang-2293777.png)
