ĐỒ ÁN MÔN HỌC
MÁY THUỶ LỢI
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Trường Giang.
Lớp 45M
ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ
THIẾT KẾ MÁY ĐÀO THUỶ LỰC GẦU NGHỊCH
LẮP TRÊN MÁY CƠ SỞ: 325C
I .Số liệu cho trước:
Bộ công tác tiêu chuẩn
1.Máy cơ sở: 325C- CAT
2.Dung tích gầu:1,4m3.
3. Chiều dài cần : 6,15(m).
4. Chiều dài tay gầu :3,2(m).
5. Vạn tốc xilanh 0,1-0,3 (m/s)
6. Cấp đất:II.
Bộ công tác thiết kế
7. Chiều dài cần : 5,5(m).
8 . Chiều dài tay gầu :3,6(m).
Yêi cầu : Thiết kế gầu

1

Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


Lời nói đầu
Thiết kế đồ án máy thuỷ lợi là môn học không thể thiếu đối với mỗi
sinh viên ngành máy xây dựng và thiết bị thuỷ lợi, nó giúp sinh viên củng cố
những kiến thức về nguyên lý làm việc, về kết cấu và phương pháp tính toán
máy thuỷ lợi.
Trong cuộc sống phát triển đất nước theo hướng công ngiệp hoá, hiện đại

hoá đất nước. Xây dựng dân dụng và công nghiệp, thuỷ lợi không thể thiếu được
máy xây dựng, đặc biệt các công trình thuỷ lợi rất cần thiết bị máy móc vì công
trình thuỷ lợi có khối lượng lớn, vốn đầu tư nhiều,đòi hỏi thi công đúng tiến độ
thời vụ, có tầm quan trọng với sự tpát triển kinh tế nông nghiệp, du lịch…
Những công trình thuỷ lợi đòi hỏi phải có công tác đất, xử lý nền móng
rất khắt khe,điều đó dẫn đến sự cần thiết của máy làm đất như : máy ủi, máy san
, máy đào, máy xúc…
Trong quá trình học em được giao đề tài thiết kế Máy đào thuỷ lực gầu
nghịch lắp trên máy cơ sở 325C. Máy đào thủy lực được dùng chủ yếu trong
công tác làm đất, khai thác mỏ lộ thiên, bốc xếp vật liệu, nó làm việc theo chu
kỳ, có thể đổ vật liệu lên phương tiện vận chuyển hoặc đổ thành đống.
Hiện nay có rất nhiều chủng loại máy được nhập vào nước ta, của nhiều
nước khác nhau như: Nga, Nhật, Mỹ, Hàn Quốc,...để sử dụng đạt hiệu quả cao
nhất,bền nhất chúng ta phải hiểu rõ các đặc tính kỹ thuật, tính năng của máy,
biết thiết kế chế tạo các bộ công tác của máy, để sửa chữa máy xây dựng khi bị
hỏng. Đồ án môn học Máy thuỷ lợi sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn, làm tốt hơn
vấn đề trên.

Sinh viên thực hiện :

Nguyễn Trường Giang
2

Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


I. Xác định thông số cơ bản của máy
1_ Với máy cơ sơ ta có :

Gc


Gtg

O1
Gg+d
Rc
Rtg
Rg+d

Lấy phương trình mô men với điểm O1( bỏ qua trọng lượng các
xilanh) ta có :

∑M

01

= Gc .Rc + Gtg .Rtg + G g + d R g + d

Trong đó :

Gc : trọng lượng của cần . Gc = 22,372 (KN)
Gtg : trọng lượng tay gầu . Gtg = 8,07 (KN)
Gg+d : trọng lương của gầu và của đát trong gầu:
Gg+d = Gg + Gd
q.k d γ

1,4.19.1

Với Gg = 10,76(KN) . Gd = k = 1,33 = 20 (KN)
tx

Trong đó :
q : dung tích gầu . q = 1,4 m 3
kd : hệ số đầy gầu . kd = 1
γ : trọng lượng riêng của đất . Với đât cấp IV ta chọn

γ = 19KN/m 3

ktx : hệ số tơi xốp của đât .Với đât cấp IV ta chọn chọn
ktx = 1,33
Rc : khoảng cách từ O1 tới Gc .
3

Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


Rc =

1
1
2
lc. cos 45 0 = 6,15.
= 2,17( m)
2
2
2

Rtg : khoảng cáhc từ O1 tới Gtg
1
1
1

2
l tg . sin 30 0 = 6,15.
+ 3,2. = 4,75
4
4
2
2
3
Hg
2
Rg+d = lc.cos45 0 + ltg sin 30 0 = 6,15.
+
4
2
2

Rtg=lc.cos45 0 +

3
1 1,61
3,2 4
2
2

= 4,743

⇒

∑ Mo1 =22,327.2,17 + 8,07.4,75 + 30,76.4,743 = 235,67( KN .m)


2_Với cần và tay gầu thay đổi ta có:

Gc

Gtg

O2
Gg+d
Rc
Rtg
Rg+d

Lấy phương trình mô men với tâm O2( bỏ qua trọng lượng các xilanh)
ta có

Trong đó :

∑M

02

= Gc .Rc + Gtg .Rtg + G g + d R g + d

Gc : trọng lượng của cần .
Gtg : trọng lượng tay gầu .
Áp dụng luật đồng dang ta có :
A2

5,5


_ Khối lượng cần tính lại là . Gc = ( A )3.Gc1 = ( 6,15 )322,327 = 15,97 (KN)
1
4 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


3,6

_Khối lượng tay gầu tính lại là . Gtg = ( 3,2 )3.8,07 = 11,45( KN)
Gg+d : trọng lương của gầu và của đát trong gầu:
Gg+d = Gg + Gd
q.k d γ

γ = 17KN/m 3

q.16.1

Ta có Gd = k = 1,14
tx
Trong đó :
q : dung tích gầu .
kd : hệ số đầy gầu . kd = 1
γ : trọng lượng riêng của đất . Với đât cấp II ta chọn
ktx : hệ số tơi xốp của đât .Với đât cấp II ta chọn chọn

ktx = 1,14
Rc : khoảng cách từ O2 tới Gc .
Rc =

1
1

2
lc. cos 45 0 = 5,5.
= 1,94(m)
2
2
2

Rtg : khoảng cách từ O2 tới Gtg
Rtg=lc.cos45 0 +

1
1
1
2
l tg . sin 30 0 = 5,5.
+ 3,6. =
4
4
2
2

4,34(m)
Rg+d : khoảng cách từ O2 tới Gg+d
Rg+d = lc.cos45 0 +

3
Hg
3
1
2

l tg sin 30 0 = 5,5.
+ 3,6 4
2
4
2
2

1,61
2

= 4,435(m)

⇒

∑ Mo2 =15,97.1,94 + 11,45.4,34 + Gg + d .4,435

= 80,67+ Gg+d .

4,435(KNm)
_Để thiết kế phù hơp với máy cơ sở ta có:
∑ Mo1 = ∑ Mo2
⇒ 235,67 = 80,67 + Gg+d . 4,435
⇒ Gg+d = 34,95(KN)= Gg +Gd ( với Gg = 10,76KN )
⇒ Gd = 24,19 ⇒ q = 1,62m 3 so sánh với máy mẫu ta chọn q = 1,6 m
3

_3: Xác định các thông số của gầu

5


Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


b

Lg

S

Hg

_ Chiều dài gầu : Lg = 1,0. 3 1,6 = 1,17 (m).
L1 = 0,96. 3 1,6 = 1,12.
_ Chiều cao gầu : Hg = 1,44. 3 1,6 = 1,68 (m ).
_ Chiều rộng gầu : b = 1,2. 3 1,6 = 1,40(m).
_ Độ dày thành gầu : S = 0,087. 3 1,6 = 0,10 (m).
PHẦNII. XÁC ĐỊNH CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN BỘ CÔNG TÁC.
1. Tay gầu:
Vị trí tính toán: ở cuối quá trình đào, gầu đầy đất,gầu đầy đất, Pxt có giá trị
lớn nhất khi gầu gần kết thúc quá trình cắt đất với lát cắt lớn nhất Cmax
HS : chiều sâu đào
HS =

2
lc .cos300 + 1,17+ 2,7= 6.22 m
3

Chiều dầy lát cắt lớn nhất là:

cmax =


q.k d
1,6.1
=
= 0,16( m )
b.H S .kTX 1,14.6,22.1,4

q: dung tích gầu, q=1,6 m3
b- Chiều rộng gầu: b=1,4 (m).
Hs- Chiều sâu đào: Hs=6,22 (m).
6

Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


Ktx- Hệ số tơi xốp, vơi đất cấp II lấy ktx=1,14
Kđ- Hệ số đầy gầu kđ=1
Lực cản đào tiếp tuyến lớn nhất:
P01=k1.b. Cmax =0,15.1,4.0,16 = 0,03 Mpa.m2 = 33KN.
Với k1 hệ số cản đào,với đất cấp II ( bảng 1.9/25 )lấy k1=0,15 Mpa.
Rxtg

Pxtg
O2

Gxtg
Cmax

Gtg


Po1

Gtg
Rxg
Rtg

Gg+d
Rg+d

Ro

Lấy mômen đối điểm O2 ta có :
Pxtg =
Với

P01 .R0 + G g + d .R g + Gtg .Rtg + G xg .R xg + 0,5.G xt .R xtg
R xtg

,

P01- Lực cản đào tiếp tuyến, P01= 33 KN.
R0- Cánh tay đòn của lực P01 lấy đối với điểm O2:
R0=

3.l tg
4

cos 54 0 + H g =

3.3,6

0,59 + 1,68 = 3,273 (m)
4

Gg+đ- Trọng lượng gầu có đất:
Gg+đ= Gđ + Gg = 34,95(KN)
Rg+đ- Cánh tay đòn của Gg+đ lấy đối với điểm o2 :
Rg=

3.l tg
4

cos 54 0 +

Hg
2

=

3.3,6
1,68
0,59 +
= 2.433(m)
4
2

Gxg- Trọng lượng xy lanh gầu, Gxg= 1,076 KN.
7 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


Rxg- Cánh tay đòn của Gxg lấy đối với điểm o2:

Rxg=

l tg
3

cos 54 0 =

3,6
0,59 = 0,708 (m)
3

Gxtg- Trọng lượng xylanh tay gầu, Gxtg= 2,69 KN.
Rxtg- Cánh tay đòn của Gxtg lấy đối với điểm o2 :
l
4

Rxtg= c cos 6 0 =

5,5
0,99 =1,361 (m)
4

Gtg - Trọng lượng tay gầu, Gtg = 11,45 KN
Rtg- Cánh tay đòn của Gtg lấy đối với điểm o2:
Rtg =

13
13
.ltg cos 54 0 =
.3,6.0,59 = 0,531 (m)

34
34

Rxtg - Cánh tay đòn của Pxtg lấy đối với điểm o2:
R , xtg = 0,59
Vậy
Pxtg =

P01 .R0 + G g + d .R g + Gtg .Rtg + G xg R xg + 0,5.G xtg .R ' xtg

R , xtg
30.3,273 + 34,95.2,433 + 11,45.0,531 + 1,076.0,708 + 0,5.2,69.1,361
Pxtg =
0,59

Pxtg =325,24(KN)

8

Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


2.Xác định lực của xy lanh cần:
Xét ở vị trí kết thúc quá trình đào, gầu lên mép của khoang đào, như hình
vẽ:
Rxtg
Rc

Gtg
Rxc


Gtg
Gtg

Gc
Po1

O1

Gxc

,

c
Rx

Ro

Rg+d

Gg+d
Rtg
Rxtg

Lấy mômen đối điểm o1 ta có :

Pxc =

Gc .Rc + G g + d .R g + d + Gtg .Rtg + G xg .R xg + G xtg .R xtg + 0,5.G xc .Rxc
R' xc


Với Gc- Trọng lượng cần, Gc = 15,97 KN.
Rc- Cánh tay đòn của Gc lấy đối với điểm o1:
l
2

Rc= c cos 6 0 =

5,5
0,99 = 2,72(m)
2

Gg+đ- Trọng lượng gầu đầy đất, Gg+đ=34,95(KN).
Rg+d- Cánh tay đòn của Gg+đ lấy đối với điểm o1:
9

Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


3l tg

Rg+d= lc. Cos60 -

4

cos 54 0 −

Hg
2


= 5,5.0,99 – 1,59 – 1,68/2

=3,015 (m)
Gtg- Trọng lượng tay gầu, Gtg= 11,45 (KN).
Rtg- Cánh tay đòn của Gtg lấy đối với điểm o1:
Rtg== lc. Cos60 -

l tg
4

cos54 0 = 5,5.0,99 – 3,6/4.0,59 = 4,914 (m)

Gxg- Trọng lượng xy lanh gầu, Gxg= 1,076 (KN).
Rxg- Cánh tay đòn của Gxg lấy đối với điểm o1:
Rxg= lc. Cos60 -

l tg
3

cos54 0 = 5,5.0,99 – 3,6/3.0,59 = 4,737 (m)

Gxtg- Trọng lượng xy lanh tay gầu, Gxtg= 2,69 KN.
Rxtg- cánh tay đòn của Gxtg lấy đối o1:
2
3

Rxtg = . lc. Cos60 = 3,63 (m)
Gxc- Trọng lượng xy lanh cần, Gxc= 3,497 (KN).
Rxc- Cánh tay đòn của Gxc lấy đối với điểm o1:
Rxc=


lc
.Cos60 = 1,815 (m)
3

R’xc - Cánh tay đòn của Pxc lấy đối với điểm o1
Xác định: R’xc
R’xc = 0.803 (m)
Thay số ta có:
Pxc =


Gc .Rc + G g + d .R g + Gtg .Rtg + G xg .R xg + G xtg .R xtg + 0,5.G xc .Rxc
R ' xc

Pxc =

15,97.2,72 + 34,95.3,015 + 11,45.4,914 + 1,076.4,737 + 2,69.3,63 + 0,5.3,497.1,815
0,803

Pxc =277,85 (KN).

10 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


3. Xác định lực của xylanh gầu
Lực lớn nhất của xy lanh gầu sẽ xuất hiện khi đào bằng xy lanh gầu .
Chiều dầy lát cắt lớn nhất là:
q.k


1,6.1

d
Cmax= b.H .k = 1,4.6,22.1,14 = 0,15 (m).
1 tx

Với q- Dung tích gầu, q= 1,6 m3.
b- Chiều rộng gầu, b= 1,4 m.
H1- Chiều sâu đào, H1= h = 6,22 (m).
ktx – Hệ số tơi xốp lấy đối đất II, ktx= 1,14.
kd : hệ số đầy gầu, kd = 1
Lực cản đào tiếp tuyến lớn nhất:
P01 = k1.b.Cmax= 0,15.1,4.0,15 = 0,0315 Mpa.m2.
= 31,5 (KN).
Với k1 – Hệ số cản đào ở đất cấp II, k1= 0,15Mpa.

Lực lớn nhất của xy lanh gầu khi răng gầu tiến đến mép của khoang đào,
cánh tay đòn Rxg là nhỏ nhất.

11 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


,

Rx
g

Gxg/2

Ro


O3
T

Pxg

Rg+d

Lấy mômen đối điểm 03 ta có :
P’xg =
Với

'
P01 .R0 + G g + d .R g + d + 0,5.G xg .R xg

R xg

P01- Lực cản đào tiếp tuyến, P01= 31,5 KN.
Gg+đ- Trọng lượng gầu có đất, Gg+đ= 34,95KN.
Gxg- Trọng lượng xy lanh gầu, Gxg= 1,076 KN.
R0- Cánh tay đòn của lực P01 lấy đối với điểm o3,
R0= lg = 1,68(m).
Rg+d- Cánh tay đòn của Gg+đ lấy đối với điểm o3,
12 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


Rg+d= 1/2. Hg = 1/2.1,68 = 0,84 (m)
Rxg- Cánh tay đòn của P’xg lấy đối với điểm o3,
Rxg = 0,34 (m)
R’xg- Cánh tay đòn của Gxg lấy đối với điểm o3, R’xg = 0,58m.

Thay số ta được:
P’xg =
P’xg =

'
P01 .R0 + G g + d .R g + d + 0,5.G xg .R xg

R xg
31,5.1,68 + 34,95.0,84 + 0,5.1,076.0,58
0,34

P’xg = 242,91(KN).
Từ việc xác định P’xg vẽ biểu đồ lực ta xác định được lực Pxg , như hình
vẽ:
- Biết phương. giá trị P’xg = 266,59 KN
- Biết phương của Tc
Vẽ và đo theo tỉ lệ ta xác định được:

Pxg =

0,51
.242,91 = 364,37 (KN)
0,34

4. Chọn xylanh thuỷ lực và tính công suất
a. Chọn xylanh cần và tính công suất bơm phục vụ cho xy lanh cần
Với lực của xylanh cần Pxc = 277,85 KN, vì theo sơ đồ hệ thống thuỷ lực
dùng hai xylanh để nâng cần, nên ta coi gần đúng mỗi xylanh chịu một nửa lực
của xylanh cần.
P’xc = 0,5.Pxc = 0,5.277,85 = 138,93 (KN)

Với lực của một xy lanh là P’xc =138,93 KN, với áp suất của hệ thống
p =10 Mpa, ta tính được đường kính xy lanh cần là:
D=

Pxc' .4
= = 0,134 m =134 mm.< [ D ]
p.Π

13 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


Tra bảng ta chọn xylanh có các thông số sau:
+ Đường kính xy lanh: D = 150 (mm)
+ Đường kính cán piston: d=(0,6-0,7).D = 90 – 105

(mm).

Công suất của bơm phục vụ cho xy lanh cần là:
N1 = Pxc.Vc = 277,85 .0,2 = 55,57(kw).
Với: Pxc- Lực trên xylanh cần
Pxc= 2.p.Fxc =

2.10.10 3.3,14.0,150 2
=353,25
4

(KN).

Vxc- Vận tốc của xylanh cần, Vxc= 0,2m/s.
b. Chọn xylanh tay gầu và tính công suất bơm phục vụ xylanh tay gầu.

Với lực của xylanh tay gầu là Ptg = 325,24KN, với áp suất của hệ thống
p =10 Mpa, ta tính được đường kính xylanh tay gầu là:
D=

Ptg .4
p.Π

=

325,24 .4
= 0,202 m = 202 mm.
10.3,14.10 3

Tra bảng ta chọn xy lanh tay gầu có các thông số :
+ Đường kính xy lanh: D = 220 mm
+ Đường kính cán piston: d=(0,6-0,7).D = 132-154 mm
Công suất của bơm phục vụ cho xy lanh cần là:
N2 = Pxt.Vxt = 325,24.0,2 = 65,05KW.
Với

Pxtg- Lực trên xylanh tay gầu
Pxtg= p.Fxc =

10.10 3.3,14.0,22 2
= 379,94 KN.
4

Vxtg- Vận tốc của xy lanh tay gầu, Vxtg= 0,2 m/s.
c. Chọn xy lanh gầu và tính công suất bơm phục vụ cho xy lanh gầu.
Với lực của xy lanh gầu là Pg =364,37 , với áp suất của hệ thống

p =10 Mpa, ta tính được đường kính xylanh gầu là:
D=

Pg .4
p.Π

=

364,37 .4
= 0,214 m = 214 mm.
10.3,14.10 3

Tra bảng ta chọn xy lanhcó các thông số sau:
+ Đường kính xy lanh: D = 220 mm
14 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


+ Đường kính cán piston: d= 132- 154 mm.
Công suất của bơm phục vụ cho xy lanh gầu là:
N3 = Pxg.Vg = 364,37 .0,2 = 72,87 kw.
Với: Pxg- Lực trên cán piston gầu
Pxg= p.Fxg = 10.103.3,14.

0.22 2
= 379,94 KN
4

Vg- Vận tốc của xy lanh gầu, Vg= 0,2 m/s.
PHẦNIII: TÍNH KIỂM NGHIỆM VÀ TÍNH ỔN ĐỊNH CƠ CẤU MÁY
A / Với cơ cấu quoay và cơ cấu di chuyển:

1_Tính toán cơ cấu quay.
Thời gian quay của máy đào chiếm tới 2/3 thời gian chu kỳ làm việc thậm
chí tới 80%. Do đó việc xác định hợp lý các thông số của cơ cấu quay là những
nhiệm vụ quan trọng khi thiết kế máy.
Các thông số cơ bản là: mô men quán tính của phần quay máy đào khi gầu
đầy đất J và khi gầu không có đất J0(kN.m.s2), tốc độ góc lớn nhất của bàn quay
ωmax(1/s), gia tốc góc lớn nhất ε max(1/s2), thời gian khởi động tk và phanh tp, góc
quay của bàn quay β(rad), hiệu suất cơ cấu quay ηq, dạng đường đặc tính ngoài
của động cơ M=f(n). Các thông số này xác định thời gian quay tq(s), công suất
cần thiết lớn nhất của động cơ Nmax(Kw) hay mô men lớn nhất của động cơ
Mmax(kN.m)
Đối với máy đào một động cơ thì công suất quay lớn nhất được tính theo
công thức:
J (1,37 + η q ) β 2
2

Nmax =

0,35.t q .η q
3

Trong đó:J - mô men quán tính của bàn quay khi gầu đầy đất.
Đối với máy đào gầu nghịch thì J = (0,85 ÷ 0,9)Jt
Jt - mô men quán tính của máy đào gầu thuận xác định theo biểu đồ (h.5-26)

15 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


Với G =26900-269.0,18+15,97+11,45+10,76 = 257,22 (KN)
với G=257,22 KN ta có Jt = 320 (KN.m.s2)

Jn = 0,85Jt=.0,85.320 = 272 (KN.m.s2)
J0 - mô men quán tính của bàn quay trong trừơng hợp gầu không có đất:
Gg 2
.r với J=Jn
J0 = J g
R : Khoảng cách từ trọng tâm của gầu đến trục quay của máy:
Trong trường hợp này cần nghiêng góc 450 tay gầu nghiêng góc 450
r = R – Hg/2 = 6,725 – 1,68/2 = 5,885 ( m )
J = 272 (KN.m.s2), Gg = 34,95 (KN)
Thay số ta được:
J0 = J -

Gg
g

.r 2 = 272 -

34,95
.5,885 2 = 148,61 (KN.m.s2)
9,81

tck- Thời gian của một chu kỳ:
tck = b. G + A = 1,58. 257,22 + 10 = 18,19(s).
b= 1,58 , A= 10 là các hệ số máy xây dựng.
β - góc quay của bàn quay, β = 1800 = 3,14 (rad).
ηq- hiệu suất cơ cấu quay:
ηq = η3br. η4ôl. ηk.ηbrd = 0,973.0,994.0.99.096 = 0,88.
(ηbr, ηôl, ηk – Hiệu suất của bánh răng, ổ lăn, khớp nối,bánh răng di động)
tq - thời gian quay có tải


t ck − t d − t d

tq =

1+ 3

J0
J

.

td – Thời gian dỡ tải, tra bảng đối với đất cấpII, dỡ tải đổ lên ôtô
nên ta tra được td = 2,2 s
tđ - Thời gian đào: t d =

S
v

S : hành trình xi lanh
S = Lmax – Lmin
Từ chế độ lam việc của xilanh ta có :

16 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


Lm

in

Lmax


Lmax = 1092,76
Lmin = 363,37
td =

S 1,09276 − 0,36337
=
= 3,6( s )
v
0,2

Vậy thời gian quay là:
18,19 − 2,2 − 3,6

t ck − t d − t d

tq =

1+ 3

J0
J

=

148,61
1+ 3
272

= 6,8( s)


.

Vậy công suất quay lớn nhất:
J (1,37 + η q ) β 2
2

Nmax =

0,35.t q .η q
3

=

272.(1,37 + 0,88 2 ).3,14 2
= 40,38( KW )
0,35.6,8 3.0,88

Giá trị tối ưu của vận tốc góc trong điều kiện cho trước:
ωmax = 1,05.3

N max .η q .β
J (1,37 + η q )
2

= 0,72( S −1 )

Vì đạo hàm bậc hai luôn dương(tq''>0,tq =c.ωmax2+

β

) nên vận tốc góc
ω max

và tỷ số truyền tương ứng của cơ cấu quay sẽ đảm bảo thời gian quay là nhỏ nhất
trong điều kiện cho trước:
Thời gian quay nhỏ nhất được tính theo công thức:
17 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


J .(1,37 + η q ) β 2
2

tqmin =1,42

3

N max .η q

272.(1,37 + 0,88 2 ).3,14 2
=1,42.
40,38.0,88
3

tqmin = 6,9 (s).
2: Tính lực kéo
Trong thiết kế nếu động cơ chính đã biết thì tính toán kéo có ý nghĩa kiểm
tra khả năng di chuyển của máy trong điều kiện đã cho.
Trong mọi trường hợp lực kéo có thể xác định theo công thức:
Pk = W1+W2+W3+W4+W5+W6
Trong đó: W1-lực cản do ma sát trong của bộ di chuyển

W2-lực cản di chuyển
W3-lực cản lên dốc
W4 -lực cản gió
W5- lực cản quán tính khi khởi động
W6- lực cản quay vòng
Các lực trên không phải lúc nào cũng tác động đồng thời ví dụ rất ít khi
gặp trường hợp khởi động quay vòng lên dốc. Vì vậy khi tính lực kéo ta xét hai
trường hợp sau:
Chuyển động thẳng lên dốc với góc dốc lớn nhất;
Chuyển động quay vòng trên mặt phẳng nằm ngang;
Sau đó chọn Pk lớn nhất để tính cơ cấu di chuyển.
- Lực cản do ma sát trong của bộ di chuyển W1:
Lực này bao gồm rất nhiều thành phần: Lực cản trong ổ trục bánh tỳ, Lực
cản trong ổ trục bánh chủ động, lực cản trong ổ trục bánh bị động, lực cản lăn
bánh tỳ, lực cản uốn của mắt xích ở bánh chủ động, lực cản uốn của mắt xích ở
bánh bị động, lực cản chuyển động nhánh xích ở trên bánh đỡ… các thành phần

18 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


lực náy rất khó xác định nên W1 thường dược xác định theo công thức kinh
nghiệm sau:
W1 = (0,05– 0,09).G = (0,05 – 0,09).257.22 (KN)
= (13.38 – 14.94) (KN)
Chọn W1 = 14 (KN)
- Lực cản di chuyển W2 :
Lực cản di chuyển tỷ lệ với trọng lượng máy và hệ số cản di chuyển.
W2 = f.G = 0,07 .257.22 = 18 (KN).
Trong đó : f – Hệ số cản chuyển động của bánh xích, ở đây địa hình di
chuyển của máy là đường đất chặt khô, f= 0,07.

G – Trọng lượng của máy, G = 257,22 tấn.
- Lực cản di chuển trên dốc W3:
W3 = G(f.cosα + sinα) = 257,22.(0,07cos300 + sin300)
= 144,2(KN).
Trong đó: G – Trọng lượng của máy, G = 257,22KN.
f – Hệ số cản vhuyển động của bánh xích, f = 0,07.
α - Góc dốc lớn nhất của đường di chuyển, α = 300.
- Lực cản gió khi máy di chuyển W4 :
W4 = q.F
Trong đó:
q- áp lực gió khi làm việc, q = 300N/m2
F- diện tích chịu gió
F = A1.A2 =5,4.5,72 = 30,888 m2
A1: Chiều cao buồng máy : A1= k1. 3 G =0,85.

3

257,22 =5,4 (m)

A2: Bán kính thành sau vỏ máy: A2= k2. 3 G = 0,9., 3 257,22 =5,72 (m)
W4 = 9.27 (KN).
- Lực quán tính khi khởi động W5:
G.v
W5 =
g .tk
Trong đó: v- Tốc độ chuyển động của máy.
g- Gia tốc trọng trường.
tk -Thời gian khởi động.
19 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang



Trong thực tế khó xác định chính xác thời gian khởi động máy vì nó phụ
thuộc vào người lái và hệ thống truyền động nên ta có thể tính gần đúng theo
trọng lượng máy.
W5 =

2.G 2.257,22
=
= 5,14 (KN).
100
100

- Lực cản quay vòng W6 :
Để tính lực cản quay vòng ta giả thiết: máy quay vòng trên nền phẳng, bỏ
qua lực ly tâm vì tốc độ vào đường cong thường nhỏ và ta coi lực cản quay của
hai bánh xích như nhau.
Lực cản quay vòng W6 đực phân ra thành W61 và W26. Quá trình quay
vòng trong trường hơp tổng quát là cả hai bánh xích đều quay. Trường hợp một
bánh đứng yên, một bánh quay chỉ là trường hợp đặc biệt của trường hợp tổng
quát.
W61 =(f - ϕ'.

L G
)
2B 2

W62 =(f + ϕ'.

L G
)

2B 2

Trong đó: L- chiều dài phần xích tiếp xúc với đất, L = 3,49(m).
ϕ’:Hệ số bám ngang ϕ’ = 0,4 tra bảng (4-3/71) MTL
B-chiều rộng giữa hai tâm bánh xích,B = 2,39 m.
f -hệ số cản chuyển động của bánh xích,f = 0,07.

20 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


2

P2

W6

B
P1

W61 =(f - ϕ'.
W62 =(f + ϕ'.

1

W6

3,49 257,22
L G
)
) = ( 0,07 - 0,4.

= -28,58 KN.
2B 2
2.2,39
2

3,49 257,22
L G
)
) = (0,07 + 0,4.
= 46,3 KN.
2.2,39
2
2B 2

Vậy ta có: W6 = W61 + W62 =17,72(KN).
* Tổng lực cản khi chuyển động thẳng lên dốc với góc dốc lớn nhất 30o là:
W’ = W1 + W2 +W3 +W4 +W5
W’ = 190,61(KN).
lấy W’=191(KN)
* Tổng lực cản khi máy chuyển động quay vòng trên mặt phẳng nằm ngang là:
W” = W1 + W2 +W4 +W6
W”= 58,99 (KN).
Lấy W”=59(KN)
Ta thấy trường hợp khi máy động thẳng lên dốc với góc dốc lớn nhất có lực
cản lớn nhất W’ =191 KN nên chọn Pk =191 KN, để tính cơ cấu di chuyển.
B- Tính ổn định
ổn định của máy đào là một trong những chỉ tiêu sử dụng quan trọng mà
người thiết kế và sử dụng đều phải quan tâm để đảm bảo an toàn khi máy làm
việc nặng nhọc nhất.
21 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang



a-Vị trí thứ nhất
Máy đào nằm ngang trên xích, gầu được nâng lên khỏi mép hố đào nhờ
xy lanh cần với lực lớn nhất.
Tại vị trí này góc nghiêng của cần được α = 5 0
Pxc

Rdt
Ra

Gc

O1

Gtg Po1

Go
A

Ga

Gdt

b
Rc
Ro
1

Rg+d


Gg+d

Từ phương trình momen tất cả các lực đối với khớp chân cần, ta xác định
được lực cản đào P01 có phương vuông góc với đường thẳng nối khớp chân cần
với răng gầu.
P01 =

Trong đó ::Pxc =

Pxc R ' xc −Gc .Rc − Gtg .Rtg − G g + d .Rg + d
R01

π .D 2
3,14.(0,15) 2
.p =
.353,25
4
4

Gtg=11,45 KN,

.100. = 623,9 KN,

Gc =15,97 KN,

Gg+đ =34,95KN.

Xác định kích thước trường hợp máy làm việc cần nghiêng một góc 43,620
Rtg = .lc . cos 6 0 = 5,48( m)


1
1
R g + d = l c . cos 5 0 − .H g = 5,5. cos 5 0 − 1,68 = 4,64(m)
2
2

22 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


Rc =

1
lc . cos50 = 5,5.cos50 = 2,74 (m)
2

R01 = 4,40 (m)

R’xc = 0,879(m)
P01 =

Vậy :

623,9.0,83 − 15,97.2,74 − 34,95.4,64 − 11,45.5,48
= 56,63( KN )
4,40

Máy có thể bị lật theo đường mép ngoài các bánh tỳ (điểm A) mô men lật
được xác định theo công thức
M1 = Gc.Rc + Gtg.Rtg + Gg+đ.Rg+đ + P01.R’01

Trong đó :
-

Khoảng cách từ khớp chân cần đến điểm lật C:
b = 1,595 (m)
R’01 = 4,40(m)
Rtg = lc.cos50 – b = 5,5.cos50 – 1,595 = 3,885 (m)
Rc =

1
1
lc . cos50 - b = 5.5.cos50 – 1,595 = 1,145 (m)
2
2

Rg+đ = Rc - 0,5Hg - b = 5,5 - 0,5.1,68 –1,595 = 3,065 (m)
Vậy
Ml = 15,97.1,145 +11,45.3,885 +34,95.3,065 +46,27.2.4,40
Ml = 373,325 (KNm)
Mô men giữ xác định theo công thưc sau:
Mg = Gđt.Rđt + Ga. Ra + G0.R0
Trong đó :
Rđt =2,426+ b= 4,021 (m)
Ra = 1,736+ b = 1,736 + 1,595 = 3,331 (m)
R0 = b =1,595 (m)
Gđt = 51,11 KN
Ga = 56,49 KN : trọng lượng bàn quay, cơ cấu quay , vỏ máy , bộ
phận điều khiển , động cơ và khung máy , thiết bị thuỷ lưc và thiêt
bị phụ
G0 = 112,98 KN :trọng lượng phần di chuyển

Vậy
23 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


Mg =51,11.4,021 + 56,49.3,331 + 112,98.1,595 = 573,88 (KNm)
Hệ số làm việc của máy khi làm việc ở vị trí này được xác định theo công
K od =

thức sau:

Mg
Ml

=

573,88
= 1,54 > [ Kôđ ] = 1,2
373,325

Vậy máy làm việc ổn định
b- Vị trí thứ hai
Máy đào gầu nghịch đổ đất ở độ vươn xa nhất:
Rc

Rdt

Ra

Gc
Gtg


Ga
Gg+d

B
Rtg

Gdt
b

Rg+d

Trong trường hợp này ta tiến hành tính mô men lật và mô men giữ xác
định tương tự như trên ta tính được như sau :
∗ Mô men lật:
Ml = Gc.Rc + Gtg.Rtg + Gg+đ.Rg+đ
Trong đó
Gc = 15,97(KN) , Rc =

1
1
.l c cos 20 0 − b = .5,16 − 1,595 = 0,985( m)
2.
2.

Gtg = 11,45(KN) ,
1
3

1

4

Rtg = lccos200 + ltg . cos 45 0 − b = 5,16 + 3,6. cos 45 0 − 1,595 = 4,201(m)
24 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang


Gg+đ =34,95(KN)
Rg+đ=
3
1
3
1
l c cos 20 0 + ( lt + H g ). cos 45 0 − b = 5,5 cos 20 0 + ( .3,6 + .1,68). cos 45 0 − 1,595 = 6,065(m)
4
2
4
2

Vậy mô men lật
Ml = 15,97.0,985 + 11,45.4,201 + 34,95.6,065 =275,80 (KNm)
* Mô men giữ:
Mg = Gđt.Rđt + Ga.Ra + G0.R0
Mg = 573,88 (KN.m) (tính ở trên)
Hệ số ổn định được xác định theo công thức
Kđ =

Mg
Ml

=


573,88
= 2,08 > [Kod ] = 1,2
275,80

Ta thấy máy làm việc luôn ổn định

25 Sinh viên : Nguyễn Trường Giang