xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
đồ án : máy làm đất
lời nói đầu
-Sau quá trình học tập nghiên cứu môn học Máy làm đất chúng em đã đợc trang bị
những kiến thức lý thuyết cơ bản về các máy làm đất. Đó là những cấu tạo, đặc tính,
thông số kỹ thuật, nguyên lý tính toán, phạm vi áp dụng sự kết hợp của các máy trong
quá trình sử dụng thực tế.
-Hiện nay trong lĩnh vực cơ giới hoá thi công, lĩnh vực máy làm đất rất đa dạng và
phong phú, với rất nhiều chủng loại, đặc tính kỹ thuật, khả năng làm việc khác nhau.
Công việc mà máy làm đất thực hiện chủ yếu là việc đào đắp, san nền, làm móng...Nh
vậy điều kiện làm việc là thờng xuyên trực tiếp ở ngoài trời, tiếp xúc với bụi đất, ma
gió...Yêu cầu đối với ngời quản lý sử dụng cần phải nắm bắt đợc toàn bộ những đặc
tính và khả năng làm việc của máy. Còn đối với ngời thiết kế cần phải nắm đợc các
thông số kỹ thuật, yêu cầu kết cấu, khả năng chịu lực, các sơ đồ dẫn động... Từ những
yêu cầu đó cần tiến hành tính toán thiết kế để đảm bảo máy sau khi thiết kế, chế tạo
máy có đầy đủ tính năng, khả năng làm việc nh yêu cầu hỹ thuật đề ra.
-Đồ án môn học Máy làm đất sẽ giúp cho chúng em nắm bắt đợc trình tự tính toán
và kết cấu máy cụ thể. Từ đó sẽ giúp cho chúng em củng cố đợc những kiến thức lý
thuyết đã học nắm bắt đợc trình tự tính toán các yêu cầu cụ thể khi tiến hành thiết kế
máy cụ thể ứng dụng sau này.

Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 1

xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
số liệu và nội dung tính toán
số liệu thiết kế:
Đầu đề: Thiết bị ủi trên máy kéo T100M (máy ủi +xới)
Các số liệu ban đầu:
-Đặc tính kỹ thuật của máy kéo T100M.
-Hệ thống điều khiển bằng thuỷ lực.
-Cấp đất nơi làm việc : III-IV
-Độ dốc khi máy lên dốc: i=10%
nội dung tính toán :
Phần tính toán chung:
-Công dụng, phân loại, cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy ủi
-Xác định các thông số cơ bản của máy.
-Tính toán kéo máy ủi.
-Tính năng suất máy ủi.
Xác định lực tác dụng lên máy và thiết bị ủi, thiết bị xới
Phần tính toán và thiết kế :
-Tính toán và thiết kế thiết bị xới.
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 2
xây dựng
đ

ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất

phần i: tính toán chung
I-Công dụng, phân loại, cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy ủi
I.1-Công dụng
-Máy ủi thuộc máy chủ đạo trong nhóm máy đào và vận chuyển đất. Nó đợc sử
dụng hiệu quả để làm các công việc sau:
+Đào vận chuyển đất trong cự li tới 100m, tốt nhất ở cự ly từ 10-70m, với các
nhóm đất I,II,và III
+Lấp hào, hố và san mặt bằng nền móng công trình.
+Đào và đắp nền cao tới 2 m
+Ngoài ra máy ủi còn có thể làm các công viêc chuẩn bị mặt nền nh: bào cỏ,
bóc lớp tầng phủ, hạ cây(đờng kính tới 30cm), nhổ gốc cây, thu dọn mặt bằng thi
công...Máy còn đợc dùng để làm nhiệm vụ kéo cây hoặc đẩy các phơng tiện khác.
I.2-Phân loại
-Máy ủi thờng đợc phân ra theo loại công suất động cơ, lực kéo, kiểu điều khiển,
đặc điểm thiết bị di chuyển và kết cấu của bộ phận công tác.
*Tuỳ thuộc vào độ lớn của công suất động cơ và lực kéo danh nghĩa ở móc kéo
của máy cơ sở, máy ủi đợc chia thành các loại:
+Rất nặng (công suất trên 300CV, lực kéo trên 30T).
+Nặng (công suất 150-300 CV, lực kéo 20-30T).
+Trung bình (công suất 75-150 CV,lực kéo 13.5-20T).
+Nhẹ (công suất 35-75 CV, lực kéo 2.5-13.5T).

+Rất nhẹ (công suất 3.5 CV, lực kéo 2.5T).
*Theo kiểu điều khiển nâng hạ lỡi ủi ta có:
+Điều khiển bằng tời + dây cáp.
+Điều khiển bằng cilanh thuỷ lực.
*Căn cứ vào thiết bị di chuyển ta có:
+Máy ủi di chuyển bằng bánh xích.
+Máy ủi di chuyển bằng bánh lốp.
*Hiện nay máy ủi có hệ thống điều khiển bằng hệ thống thuỷ lực có nhiều u
điểm nên thờng đợc chọn trong quá trình thi công
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 3
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
I.3-Cấu tạo
-Máy ủi là sự kết hợp của 1 đầu kéo với 1 bộ phận công tác ủi. Bộ phận này đợc chế
tạo từ kết cấu thép với mối ghép hàn và các cụm chi tiết liên kết với nhau chủ yếu nhờ
khớp xoay.Bộ phận ủi có thể là vạn năng hoặc không vạn năng, với kiểu vạn năng thì
khung ủi có kết cấu liền khối và đợc nối với lỡi ủi bằng khớp cầu.
-Lỡi ủi bao gồm 2 phần cơ bản là thân lỡi và lỡi cắt. Thân lỡi chế tạo từ thép thờng
còn lỡi cắt có dạng tấm đợc chế tạo từ thép hợp kim Mangan gồm 3 mảnh rời nhau và
đợc ghép với thân lỡi bằng các bulông đầu chìm. Bộ công tác ủi đợc liên kết với máy
cơ sở thông qua liên kết chốt xoay ở chân khung ủi và hệ thống thỷ lực liên kết không
gian.

I.4-Nguyên lý làm việc
-Hạ lỡi ủi bập xuống nền đào, cho máy tiên lên, đất dần dần tích tụ lại trớc lỡi ủi.
Khi đã tích đầy, vận chuyển khối đất đào bằng cách cho máy nâng lỡi ủi lên một mức
(cha thoát khỏi nền đào) Với mục đích đào thêm chút ít để bù hao khi vận chuyển.
-Khi ta muốn rải đều khối đất đã vận chuyển, cần phải nâng lỡi ủi lên theo chiều
dài muốn rải và tiếp tục cho máy tiến.
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 4
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
II-Xác định các thông số cơ bản của máy:
Hình chung cấu tạo của máy
2


Máy đợc điều khiển bằng hệ thống thuỷ lực, di chuyển bằng bánh xích, máy cơ sở
là T100M
-Các thông số cơ bản của máy:
+Công suất máy kéo cơ sở N=100 CV
+Lực kéo danh nghĩa T= 93500 (N)
+Trọng lợng máy cơ sở G
0
=11(T)

+Trọng lợng sử dụng của máy: G
m
=15.4 (T)
+Tốc độ di chuyển khi làm việc:
Nhỏ nhất: V
min
=2.5 (km/h)
Lớn nhất : V
max
=9.0 (km/h)
+áp suát trên đất : 4.5 N/cm
2
II.1-Tính với thiết bị ủi
Thiết bị ủi điều khiển bằng thuỷ lực bàn quay
O
R
H
H
0


a
b
K



k
0
-Trọng lợng thiết bị ủi : G

1
=2.2 (T)
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 5
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
-Các thông số đợc chọn nh sau :
STTCC Các thông số động học của bàn ủi Loại bàn ủi quay
1
Góc cắt đất
50
o
2
Góc đặt lỡi
o
75
o
3
Góc đổ
o
70
0
4

Góc đặt của tấm chắn phía trên
k
100
o
5
Góc sau
30
o
Hình chiếu bằng

-Góc tạo bởi bàn ủi và dọc trục : =60
0
-Góc tạo bởi trục dao cắt với phơng ngang =75
0
-Chiều cao bàn ủi đợc xác định thông qua công suất của động cơ máy kéo cơ sở
theo công thức:
H=(0.81-1.19)(201
3
N
)
Thay vào công thức trên ta có: H=1.0 (mm)
-Chiều cao nâng bàn ủi lớn nhất tính theo công thức:
h=(0.79-1.22)(208
3
N
)
Thay số vào ta có: h=1100 (mm)
-Chiều rộng bàn ủi xác định thông qua chiều cao bàn ủi với quan hệ:
B = (2.6 ữ 3.0).H
Thay số vào ta có : B = 3200 (mm)

Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 6
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
-Bán kính cong của bàn ủi đợc xác định theo công thức:
H = a sin + R(cos +cos
0
) => R =
0
coscos
sin


+

aH
+a=180 (mm) chiều rộng vùng phẳng trên bàn ủi để lắp dao cắt
Thay các số liệu vào ta có: R= 860 (mm)
-Chiều cao tấm chắn phía trên bàn ủi tính theo công thức :
b =(0.15 ữ0.25).H
Thay số liệu vào ta có : b=200 (mm)
-Lực tác dụng lên dao cắt:
R

2
1
R
P
+R
2
lực theo phơng thẳng đứng tính theo công thức:
R
2
= k

.x.B
k

=55 N/cm
2
hệ số chịu tải của đất
x=1.2 cm độ rộng mòn cùn của dao cắt
B = 320 cm bề rộng của bàn ủi
Thay số vào công thức trên ta có : R
2
= 21120 (N)
+R
1
lực theo phơng nằm ngang tính theo công thức:
R
1
= à
1
. R

2
(N)
à
1
=0.7 hệ số ma sát giữa thép và đất
Thay số vào ta có : R
1
= 14784(N)
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 7
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
II.2-Tính với thiết bị xới:
-Thiết bị xới đợc lắp phía sau máy cơ sở, điều khiển bằng thuỷ lực.
Có kết cấu nh sau :
1
3
4
2
5
5-Má để lắp răng xới
4-Má để lắp Piston
3-Răng xới

2-Cần Piston của xilanh
1-Dầm chính
-Trọng lợng của thiết bị xới G
2
=2.2 (T)
-Số lợng răng xới Z=3
-Tầm với của răng xới : l=800(mm)
-Chiều sâu xới lớn nhất h
max
=500 (mm)
-Các lực tác dụng lên lỡi xới:
1
R
P
R
2
+Lực cản đào theo phơng ngang : P
1
=T.k
1

k =0.8 hệ số sử dụng lực kéo của máy xới
Thay số vào công thức ta có: P
1
=74800 (N)
+ Lực cản đào theo phơng thẳng đứng tác dụng lên răng xới đợc xác định
theo công thức của giáo s viện sỹ I.U.A Vetơrốp :

tgPP .
12

=
với =25
0
Thay vào công thức trên ta có : P
2
= 34880 (N)
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 8
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
- Chiều cao nâng bộ răng xới khỏi mặt đất khi di chuyển máy phải đảm bảo sao cho
góc tạo bởi giữa đờng trục tâm của răng xới và phơng ngang không nhỏ hơn 20
0
. Theo
kinh nghiệm với máy xới loại trung bình chọn : H=600ữ700mm.
-Góc cắt của răng xới =40
0
dùng răng thẳng
-Tiết diện ngang của răng xới tại giữa răng có dang hình chữ nhật với chiều rộng b
và chiều cao h. Thông thờng : b=(60ữ100) (mm), h=(150ữ200) (mm) ta chọn :
b x h=125x200 (mm)
-Góc sắc của răng xới : = ; =6
0

là góc sau của răng xới. Vậy ta có =34
0
-Chiều cao h1 của răng xới (hay còn gọi là chiều dài của răng xới) thờng chọn dựa
vào chiều sâu xới lớn nhất :
h
1
= h
max
+(100
ữ
300) (mm).
Thay số vào ta có : h
1
=700 (mm)
-Bớc răng t là khoảng cách đo theo phơng ngang giữa đờng tâm của hai răng xới
liên tiếp nhau. Với máy xới trung bình 3 răng ta chọn :
t=(900
ữ
1300) (mm)
-Ta chọn bớc răng là : t=800(mm)
-Khoảng cách từ mép xích di chuyển của máy đến bộ răng xới :
a=(1.5
ữ
2.0) h
max
Thaysố chọn ta đợc : a=800 (mm)
-Vận tốc nâng, hạ bộ răng xới :
+Khi nâng: v
n
=(0,3

ữ
0,5) m/s
+Khi hạ : v
h
=(0,5
ữ
1,0 ) m/s

Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 9
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
Tính cho máy với thiết bị ủi
I-Xác định lực kéo
-Trong khi đào và chuyển đất, máy ủi muốn di chuyển đợc thì phải thoả mãn điều
kiện sau:
W P
k
P
b
+W :Tổng các lực cản tác dụng lên máy ủi.
+ P
k

: Lực kéo tiếp tuyến của máy kéo.
+ P
b
: Lực bám giữa cơ cấu di chuyển và mặt đờng.
*Xác định các lực cản tác dụng lên máy ủi.
-Trong quá trình đào và vận chuyển đất máy ủi gặp các lực cản sau:
+Lực cản cắt đất.
+Lực cản di chuyển khối đất lăn trớc bàn ủi.
+Lực cản di chuyển khối đất cuộn lên phía trớc bàn ủi.
+Lực cản di chuyển máy ủi.
+Lực cản ma sát giữa dao cắt và đất.
I.1-Xác định lực cản cắt:
-Lực cản cắt đợc tính theo công thức : W
1
=k.B.h
1
Trong đó:
+k=200 (kN/m
2
) Lực cản cắt riêng với đất cấp IV khi = 50
0
+B = 3.2 (m) Chiều rộng bàn ủi.
+ h
1
: Chiều sâu cắt trong giai đoạn vận chuyển đất để bù lại sự rơi vãi đất
sang hai bên, đợc tính theo công thức:
B
Vk
h
.

1
1
=
Trong đó:
+k
1
: Hệ số kể đến sự rơi vãi đất sang hai bên trên 1 mét quãng đờng vận
chuyển đất, nó phụ thuộc vào tính chất của đất, với đất khô chọn: k
1
=0.065
+V (m
3
): Thể tích khối đất lăn trớc bàn ủi.
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 10
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
V phụ thuộc vào tính chất của đất và các thông số hình học của bàn ủi, xác định
theo công thức :
t
K
k
BH

V
2
.
2
=
. Trong đó:
+H
K
= 1.15

(m): Chiều cao kể cả tấm chắn phía trên của bàn ủi: H
K
= H+b
+k
t
=1.30 : Hệ số phụ thuộc vào tính chất của đất và tỷ số
B
H

Thay các giá trị tên vào công thức trên ta đợc : V= 1.78 (m
3
) => h
1
= 0.034 (m)
Thay h
1
=0.034 (m) vào công thức tính lực cẳn cắt ta có: W
1
=23.8 (kN)=2.38 (T)
I.2-Xác định lực cản di chuyển khối đất lăn trớc bàn ủi.

-Lực cản này đợc tính theo công thức :
W
2
=V..à
2
= G
đ
.à
2

B
b
H
h
đ
G
w
2
w
1
Trong đó:
+G
đ
: Trọng lợng khối đất lăn trớc bàn ủi :



.
.2
.

.
2
tg
HB
VG
K
d
==

+=1.6 (T/m
3
): Trọng lợng riêng của đất chọn theo bảng
+à
2
=0.5: Hệ số ma sát giữa đất và đất.
+=45
0
: Góc chảy tự nhiên của đất ở trạng thái tơi.
-Thay số liệu vào tính ta có G
đ
= 3.7 (T) => W
2
= 1.85 (T)
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 11
xây dựng
đ
ạ
i



h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
I.3-Xác định lực cản di chuyển khối đất cuộn lên phía trên bàn ủi.
-Khi máy ủi thực hiện quá trình đào và tích đất, phía trớc bàn ủi đất đợc cuộn lên
trên để tạo thành khối đất lăn có thể tích V và trọng lợng là G
đ
. Khối đất này sẽ nén
vào bề mặt làm việc của bàn ủi áp lực N. Dới tác dụng của N, tại bề mặt tiếp xúc giữa
khối đất lăn và lòng bàn ủi xuất hiện lực ma sát F
ms
, chống lại chuyển động của đất
khi nó cuộn lên phía trên bàn ủi:
N=Gđcos

v
Gđ*

*cos

W =Gđ*

*cos

3
1
2
w
1

G
đ
-Lực ma sát này có phơng vuông góc với phơng của áp lực N và đợc xác định theo
công thức:
F
ms
=à
1
.N=à
1
.G
đ
.cos
-Chiếu lực F
ms
xuống phơng di chuyển, sẽ xác định đợc lực cản di chuyển do khối
đất cuộn lên phía trên bàn ủi tạo ra:
W
3
=F
ms
.cos = à
1
.G
đ
.cos
2

+=50
0

: Góc cắt của dao cắt.
à
1
=0.5: Hệ số ma sát giữa thép và đất.
Thay số vào công thức ta có : W
3
= 0.7 (T)
I.4-Xác định lực cản di chuyển máy ủi.
-Lực cản di chuyển của đất đợc xác định theo công thức:
W
4
=G
m
.(f.cos sin)
+G
m
=15.4 (T): Trọng lợng máy ủi.
+f=0.11: Hệ số cản lăn với máy ủi bánh xích.
+=5.7
0
: Góc nghiêng của nơi máy làm việc so với phơng ngang.
Khi <10
o
cố thể xem cos=1; sintg=i. Tơng ứng mỗi trơng hợp có:
+Khi lên dốc: W
4
=3.2 (T)
+Khi xuống dốc: W
4
=0.16 (T)

Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 12
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
I.5-Xác định lực cản ma sát giữa dao cắt của bàn ủi và đất.
-Lực cản này phụ thuộc vào thành phần thẳng đứng của lực cản cắt R
2
và trọng lợng
của thiết bị ủi, xác định theo công thức sau:
W
5
=à
1
.(R
2
+G
TB
)
Thay số vào ta có: W
5
=2.2 (T)
Tổng hợp lực cản :
(4-9)

-Từ các lực cản tác dụng lên máy ủi với bàn ủi không quay ta tính đợc hợp lực tác
dụng theo công thức nh sau:
W
`
=W
1

+W
2

+W

3
+W
4
+W
5
(4-10,a)
Trong đó:
+W
1

=W
1
.sin; W
2

=W
2
.sin; W

3

=W
3
.sin+W
3

+=60
0
: Góc quay của bàn ủi trong mặt phẳng ngang (so với trục máy)
Khi máy ủi vạn năng dùng để san đất, bàn ủi quay trong mặt phẳng ngang và tạo
với trục dọc của máy góc :

1
Gđ*

*

Gđ*

2
2
v
-Lúc đó đất di chuyển dọc bàn ủi và đợc đổ sang bên cạnh máy. Do đó xuất hiện
lực ma sát F
ms
`
tại bề mặt tiếp xúc giữa bề mặt làm việc của bàn ủi và khối đất trợt dọc
bàn ủi. Lực F
ms

`
đợc xác định theo công thức:
F

ms
=à
1
.G
đ
.à
2
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 13
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
Chiếu F

ms
theo phơng di chuyển, sẽ xác định đợc lực cản di chuyển do đất trợt dọc bàn
ủi tạo ra: W
3

=à

1
.G
đ
.à
2
.cos
Thay số vào ta có: W
3

= 0.4 (T) => W= 9.24 (T)
*Xác định lực bám của bánh xe củ động lên mặt đ ờng
-Lực bám này đợc tính theo công thức:
P
b
=.G
b
=.G
m
.cos.k
cđ
Trong đó:
+G
b
: Trọng lợng bám.
+ G
m
=15.4: Trọng lợng máy ủi. +
+=5.7
0
: Góc nghiêng nơi máy làm việc so với phơng ngang.

(4-11)
+ k
cđ
: Hệ số kể đến tỷ lệ trọng lợng máy phân ra các bánh xe chủ
động. Với máy ủi di chuyển bằng bánh xích ta có k
cđ
=1.0
+=0.8: Hệ số bám giữa dải xích với mặt đờng.
Thay các số liệu vào ta có: P
b
= 11.5 (T). Nh vậy lực kéo thoả mãn điều kiện:
W P
k
< P
b
II-Xác định công suất động cơ máy kéo cơ sở
-Công suất của động cơ máy kéo cơ sở đợc tính theo công thức sau:


.270
.vP
N
k
=
(CV)
(4-14)
Trong đó:
+P
k
=9.3 (T): Lực kéo tiếp tuyến W P

k
+v=2.5 (km/h): Vận tốc của máy khi làm việc ở tay số I
+=0.87: Hiệu suất truyền động của máy.
Thay số vào công thức trên ta có: N= 100.2 (CV). Nh vậy với máy kéo T100M
hoàn toàn đáp ứng đợc khả năng làm việc của máy
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 14
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
III-Xác định lực tác dụng lên máy ủi

-Sơ đồ lực tác dụng lên máy ủi thể hiện trên hình vẽ sau:
2
P
1
P
P
G
TP
Z
c
c
P

X
c
B
P
3
1
P
P
Trong sơ đồ trên, các lực tác dụng lên máy ủi gồm:
-Trọng lợng thiết bị làm việc G
TB
.
-Phản lực P của đất tác dụng lên dao cắt đợc phân thành hai thành phần P
1
theo ph-
ơng ngang và P
2
theo phơng thẳng đứng. Riêng với máy ủi vạn năng có thêm thành
phần P
3
có phơng vuông góc với trục dọc của máy.
-Lực nâng S trong cơ cấu nâng thiết bị làm việc.
-Phản lực tại khớp bản lề liên kết giữa khung ủi với máy P
c
. Phản lực P
c
phân thành
2 thành phần:
+ X
c

theo phơng thẳng đứng.
+ Z
c
theo phơng ngang.
III.1-Xác định các lực tác dụng lên máy ủi.
1. Trọng lợng thiết bị ủi G
TB

G
TB
=2.2 (T)
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 15
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
2. Phản lực của đất tác dụng lên bàn ủi P
-Phản lực P đợc phân thành 2 thành phần:
+P
1
theo phơng ngang
+ P
2
theo phơng đứng


a) Khi bàn ủi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất (dao bị mòn cùn)
-Trớc bàn ủi cha có khối đất lăn, lúc đó:
P
1
=R
1
= 1.47(T) ; P
2
=R
2
=2.2 (T)
ở đây P
2
hớng lên và điểm đặt của P
1
và P
2
nằm tại mặt nền đất cơ bản.
b) Khi nâng bàn ủi ở cuối giai đoạn cắt đất và tích đất.
-Trớc bàn ủi đã có khối đất lăn. Khối đất này tạo ra áp lực N, nén vào lòng bàn ủi.
Dới tác dụng của N, tại bề mắt làm việc của bàn ủi xuất hiện lực ma sát F
ms
, cản lại
chuyển động của đất khi nó cuộn lên phía trên bàn ủi: F
ms
=à
1
.N.
-Mặt khác lực ma sát này đợc xác định theo công thức: F

ms
=G
đ
.à
1
.cos
-Vởy P
1
và P
2
đợc xác định theo công thức:
P
1
=N.sin(+
1
)+R
1
P
2
=N.cos(+
1
)-R
2
-ở trờng hợp này lực P
2
hớng xuống và điểm đặt của P
1
,

P

2
đợc nâng lên, cách mặt
nền đất cơ bản một đoạn: h
p
=(0.20ữ0.27).H h
p
= 230 (mm)
à
1
=0.5: Hệ số ma sát giữa thép và đất.
Phản lực đất tác dụng lên bàn ủi
P
2
1
P
R
2
1
R
R
1
R
2
2
P
1
P

h
N

F
ms
p


1
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 16
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
Trong đó:
+=50
0
: Góc cắt đất của dao cắt.
+
1
: Góc ma sát giữa thép và đất
1
=arctg(0.5)=26.5
0
+ G
đ
=3 (T): Trọng lợng của khối đất trớc bàn ủi.

-Khi máy ủi làm việc gặp chớng ngại vật ở dao cắt sẽ phát sinh tải trọng động. Lúc
đó phản lực theo phơng ngang của đất tác dụng dao cắt là lớn nhất:
P
1max
=P
1c
+P
1đ
Trong đó:
+P
1c
=11.5 (T) lực cản tĩnh, tính theo lực kéo lớn nhất của máy kéo
+P
1đ
: lực động đợc xác định trên cơ sở khảo sát máy ủi và chớng ngại vật nh
một hệ thống đàn hồi một bậc tự do. Tính theo công thức:
001
..CmVP
d
=
Trong đó:
+V
0
=2.5 (km/h) là tốc độ chuyển động của máy ủi đợc tính tại thời điểm
máy bắt đầu bị quay trơn khi gặp chớng ngại, tính tơng ứng với lực kéo lớn nhất
nên thờng chọn V
0
ở số I của máy kéo cơ sở.
+m=1.2 (T): khối lợng của bàn ủi.
+C

0
: Độ cứng tổng hợp của máy và chớng ngại vật. Tính theo công thức:
21
21
0
.
CC
CC
C
+
=
Trong đó:
+C
1
: độ cứng của thiết bị ủi: C
1
=.G
TB
với = 1.0 (kG/cm/kG) hệ số độ
cứng của thiết bị trên 1 kG trọng lợng của máy kéo C
1
=2200 (kG/cm/kG)
+C
2
: Độ cứng của chớng ngại vật: C
2
=.B với =2.8 (kG/cm/cm) là độ cứng
của chớng ngại trên một cm chiều rộng bàn ủi C
2
=756 (kG/cm/kG)

Thay số vào tính toán ta có: C
0
= 560 (kG/cm/kG) P
1đ
=8.6 (T)
*Thay kết quả vào công thức trên ta có: P
1max
=20.1 (T)
-Để xác định P
2
tiến hành giải phơng trình :
P
1
=N.sin(+
1
)+R
1
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 17
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
P
2

=N.cos(+
1
)-R
2
Nghiệm của phơng trình tính đợc:
( ) ( )
1
22
1
11
cossin

+
+
=
+

=
RPRP
N
P
2
= (P
1
-R
1
).cotg(+
1
)-R
2


-Lực P
2
có giá trị max tại vị trí nâng bàn ủi lên ở cuối giai đoạn cắt đất và tích đất.
Khi đó R
1
=R
2
=0 và góc cắt có giá trị nhỏ nhất. Lực P
2
hớng xuống và đợc xác định
theo công thức:
P
2max
=P
1
.cotg(+
1
)
*Thay các giá trị vào công tức ta có: P
2max
= 1.3 (T)
-Bàn ủi của máy ủi vạn năng có thể quay trong mặt phẳng ngang .Khi góc quay
của bàn ủi khác 90
o
, thì phản lực P của đất tác dụng lên bàn ủi đợc phân thành 3
thành phần. Ngoài hai lực P
1
và P
2

nh ở trên còn thêm lực P
3
, có phơng vuông góc với
trục dọc của máy. Dới tác dụng của lực P
3
máy có xu hớng bị quay vòng. Để máy vẫn
có thể di chuyển thẳng về phía trớc khi làm việc thì giá trị lớn nhất của P
3
phải thoả
mãn điều kiện bám của cơ cấu di chuyển khi máy bị quay vòng
P
3
.l M
p
P
3
M
p
/l
Trong đó:
+M
p
: Mô men cản vòng quay do tổng của các phản lực ngang của mặt đất tác
dụng lên cơ cấu di chuyển gây ra khi máy ủi quay vòng
Với máy ủi bánh xích: M
p
=
4
GL
p

à
B
L
L/2
1
P
P
3
1
P
P
3
p
M
O
l
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 18
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
Trong đó:
+à
p

=0.8: Hệ số cản quay vòng của máy kéo xích.
+L=2075 (mm): Chiều dài bề mặt tựa của xích di chuyển;
+G=15.4 (T): Trọng lợng máy ủi dồn lên dải xích di chuyển khi thiết bị ủi
nâng khỏi mặt đất thì G chính là trọng lợng máy ủi
Thay số vào công thức trên ta có: M
p
=6.4 (Tm)
+l=3750 (mm): Chiều dài cánh tay đòn tính toán
-Khi lực P
3
làm máy ủi quay quanh điểm O thì P
3
đợc xác định dựa vào mô men:
l
M
P
p
=
3
-Thay số liệu vào tính ta đợc: P
3
= 1.7 (T)
3. Lực tác dụng lên cơ cấu nâng thiết bị ủi
Sơ đồ xác định lực trong cơ cấu nâng (ở vi trí ấn sâu dao cắt xuống đất)
P
1
P
2
P
tb

G
B
A
r
m
l
l
0
S
C
X
c
Z
c
l
1
* Khi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất
-ở giai đoạn cắt đất lực trong cơ cấu nâng thiết bị ủi đợc xác định từ phơng trình
cân bằng mô men của các lực với điểm C
r
lPmPlG
S
TB
...
210
++
=
Thay giá trị P
2max
từ công thức vào phơng trình trên ta có:

[ ]
r
glmPlG
S
TB 1
max
10
max
(cot.

+++
=
Thay số vào ta có: S
max
= 7.9 (T)
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 19
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
Giá trị lớn nhất của S
max
trên cơ cấu nâng phải thoả mãn điều kiện ổn định của máy:
S

max
S
y
Trong đó S
y
là lực trên cơ cấu nâng đợc xác định từ điều kiện ổn định của máy ủi.
Với máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực , vị trí để xác định S
y
là ở cuối quá trình cắt, trớc
bàn ủi đầy đất, cơ cấu nâng làm việc để nâng thiết bị ủi, máy có xu thế lật
quanh điểm ngoài ra S
y
còn đợc xác định ở vị trí bắt đầu ấn dao cắt xuống đất để thực
hiện quá trình cắt, máy có xu thế lật quanh điiểm B
+Tính khi máy máy ủi lật quanh điểm A
l
l
r
G
tb
0
A
S
m
B
S
A
R
T
m

G
l
l
1
T
P
P
1
P
2
Khi máy ủi lật quanh điểm A thì lực P
2
đợc xác định từ phơng trình cân bằng mô
men với điểm A và theo công thức
1
10
2
)(.
ll
llGlG
P
TBTT

+
=
Trong đó:
+ G
T
và G
TB

là trọng lợng của máy kéo và của thiết bị ủi.
Thay số vào ta có: P
2
= 9.4 (T)
Lực S
y
trong cơ cấu nâng đợc xác định khi máy lật quanh điểm A từ phơng trình
cân băng mô men với điểm C, theo công thức:
r
lGmPlP
S
TB
y
012
...
++
=
Tha số vào tính ta có: S
y
= 14.6 (T)
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 20
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c

trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất

*Khi nâng thiết bị ủi ở cuối giai đoạn cắt đất
m
tb
l
l
P
P
P
2
1
G
S
S
0
r
A
m
G
B
l
r
Q
G
đ
C
-Lúc này ở phía trớc bàn ủi đã tích đầy đất, đây là vị trí mà cơ cấu nâng làm việc
nặng nề nhất. Những lực tác động lên thiết bị ủi trong trờng hợp này gồm:
+ G

TB
: Trọng lợng thiết bị ủi.
+G
đ
: Trọng lợng của khối đất đợc nâng cùng bàn ủi.
+Q: Lực cản trợt giữa khối đất đợc nâng cùng bàn ủi và phần đất còn lại
trong khối đất lăn trớc bàn ủi.
+P
1
và P
2
: Phản lực của đất tại dao cắt.
+Z
c
và X
c
: Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy
Trọng lợng khối đất đợc nâng cùng bàn ủi xác định theo công thức:
1
2
1
.
2
..
.. K
tg
HB
BFG
d




==
Trong đó:
+K
1
=0.22: Hệ số tỷ lệ giữa thể tích khối đất đợc nâng lên cùng bàn ủi và thể
tích phần đất còn lại của khối đất lăn trớc bàn ủi.
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 21
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
+B,H: Chiều rộng và chiều cao bàn ủi.
+=1.6 (T/m
3
): Trọng lợng riêng của đất.
+=45
0
: Góc chảy tự nhiên của đất.
+F
1
: Diện tích tiết diện ngang của khối đất đợc nâng lên cùng bàn ủi
Thay số vào công thức ta có: G

đ
= 0.45 (T)

-Lực cản trợt đợc xác định theo công thức:
Q = C.F
2
Trong đó:
+C=0.5: Hệ số bám của đất và đất khi chúng trợt tơng đối với nhau .
+F
2
: Diện tích bề mặt trợt giữa khối đất đợc nâng lên cùng bàn ủi và phần
đất còn lại trong khối đất lăn trớc bàn ủi.Tính theo công thức: F
2
= B.H
2
+H
2
: Chiều cao của bề mặt trợt nói trên. Thờng H
2
= (0.7 ữ 0.8). H
Thay số vào tính ta có: Q= 0.95 (m
3
)
Lực nâng S
max
trong trờng hợp này đợc xác định từ phơng trình mô men lấy với
điểm C và đợc xác định theo phơng trình sau :
r
mPlPlQlGlG
S

rdTB
.....
120
max
++++
=

Thay giá trị vào tính toán ta có: S
max
= 7.7 (T)
-Lực nâng S
max
phải thoả mãn: S
max
S
y

S
y
=14.6 (T): Đợc xác định từ điều kiện ổn định, máy lật quanh điểm A- điểm tựa
phía trớc của xích di chuyển
Kết hơp bài toán ta rhấy điều kiện S
max
S
y
đợc thoả mãn
*Lực nâng để tính toán sức bền của cơ cấu nâng đợc xác định theo công thức:
S
t
=S

y
.K
đ

Trong đó:
+K
đ
: Hệ số tải trọng động, K
đ
= 1.4
Thay số vào tính ta có : S
t
=21.5 (T)
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 22
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
-Mặt khác lực nâng S
max
phải đợc kiểm tra theo công suất động cơ của máy kéo và
phải thoả mãn điều kiện để máy vừa nâng thiết bị ủi vừa di chuyển khi làm việc:
kW
VT

VS
NNN
d
d
n
ny
dncd
,
.1000
.
.1000
.
max
/

+=+
Trong đó:
+N
đc
=73.5 (kW): Công suất động cơ của máy kéo cơ sở.
+N
n
: Công suất tiêu hao cho cơ cấu nâng thiết bị ủi.
+N
d
: Công suất tiêu hao cho việc di chuyển máy.
+S
y
=14.6 (T): Lực nâng xác định theo điều kiện ổn định.
+V

n
=0.1 (m/s): Vận tốc nâng thiết bị ủi.
+V
d
=0.5 (m/s): Vận tốc di chuyển của máy khi làm việc, ứng với tay số I
+
n
=0.95: Hiệu suất cơ cấu nâng.
+
d
=0.9: Hiệu suất cơ cấu di chuyển.
+T
max
=11.5 (T): Lực kéo tiếp tuyến lớn nhất của máy kéo
Thay số liệu vào công thức trên ta có: VP= 72.3 (kW).
-Với máy ủi điều khiển bằng thiết bị thuỷ lực ta xác định lực đẩy của pistong khi ấn
sâu cỡng bức dao cắt vào đất ở giai đoạn bắt đầu đào. Lúc đó phản lực của đất P
,
2
hớng
lên và đợc xác định từ phơng trình cân bằng mô men với điểm lật B . Xác định theo
hình vẽ sau:
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 23
xây dựng
đ
ạ
i


h

ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
l
l
r
1
P
P
2
G
tb
S
0
A
C
m
B
R
B
l
1
T
G
T
l
t
Từ phơng trình mômen cân bằng tại điểm B ta có:
( )
1

10
,
2
.
ll
llGlG
P
TBTT
+
++
=
Thay số vào công thức ta có: P

2
= 5.28 (T)
Xét sự cân bằng lực của riêng thiết bị ủi, sẽ xác định đợc lực đẩy của pistong trong
xi lanh theo công thức:
r
lGmRlR
r
lGmPlP
S
TBTB
d
01201
,
2
......

=


=
Thay R
2
= k

.x.B và R
1
=à
1
. R
2
vào phơng trình trên sẽ có:
( )
r
lGmlBxk
S
TB
d
01
,
.....

=
à
Trong đó
+ k, x, b, à
1
đợc xác định nh tính toán ở trên
Thay số liệu vào ta có: S

đ
= 720 (N)
Lực đẩy phải thoả mãn điều kiện : S
đ
S
y
'
Trong đó S
'
y
đợc xác định theo điều kiện máy bị lật quanh điểm B và phơng trình
cân bằng mô men với điểm C theo công thức sau:
r
lGmPlP
S
TB
y
01
'
2
'
...

=
Trong đó:
+P
2
'
=5.28 (T) đợc xác định trong tính toán ở trên
+ P

1
=11.5 (T) tính khi bất lợi nhất
Thay số vào công thức ta có: S

y
=2.8 (T). Nh vậy điều kiện trên đợc thoả mãn
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 24
xây dựng
đ
ạ
i


h
ọ
c
trờng đh xây dựng đồ án môn học máy làm dất
4-Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy kéo.
-Dới tác dụng của các ngoại lực P
1
, P
2
, S và G
TB
, tại khớp C liên kết giữa khung ủi
và máy kéo sẽ xuất hiện phản lực R
C
. Phản lực này đợc phân thành hai thành phần X
C
và Z

C
.Thể hiện trên hình vẽ sau:
P
1
P
2
P
tb
G
B
A
r
m
l
l
0
S
C
X
c
Z
c
l
1
-Công thức xác định:
X
C
= P
1
+S.cos

Z
C
= S.sin - P
2
- G
TB
Trong đó:
+ =60
0
: Góc tạo bởi giữa cần của pistong nâng thiết bị ủi và đờng tâm trục
của khung ủi.
-X
C
đạt giá trị lớn nhất khi dao cắt của bàn ủi gặp chớng ngại vật lúc đó:
Thực hiện: hoàng anh ngọc khoa cơ khí xây dựng Page - 25