Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca

Sinh viên :

Lời nói đầu

Trong qua trình xây dựng cơ bản hiện nay, máy móc đợc
sử dụng rộng rãi và đóng vai trò hết sức quan trọng của công
việc nh : chất lợng, tiến độ, giá thành của công trình. Mặt
khác máy móc thiết bị sử dụng trong ngành xây dựng hay
còn gọi là máy xây dựng chính là yếu tố cơ bản để đánh
giá tiềm lực và khả năng của mỗi đợn vị hay doanh nghiệp
xây dựng .
Do vậy ngày nay công tác thiết kế, chế tạo và sử dụng có
hiệu quả các loại máy này là yêu cầu cần thiết. Đa máy móc
vào thi công các công trình lớn và quan trọng là việc làm
cần thiết để có thể đảm nhiệm đợc những công việc phức
tạp, khối lợng các cộng việc nặng nề lao đọng thô sơ không
thể thực hiện đợc hoặc năng suất thấp, hiệu quả kinh tế
không cao. Vì vậy, máy xây dựng không thể thiếu đợc trên
các công trờng xây dựng, các công trình thuỷ lợi, giao thông

Những năm gần đây, ngành cơ khí nói chung và lĩnh vực
máy xây dựng nói riêng của nớc ta đã và đang đợc Nhà nớc
đầu t và tạo điều kiện phát triển. Đó cũng chính là mục tiêu
đẩy mạnh sự phát triển

kinh tế, dựa trên một nền công

nghiệp hiện đại và tiên tiến trong sự nghiệp đổi mới của

đất nớc.
Đối với công tác xây dựng nói chung, xây dựng thuỷ lợi nói
riêng công tác làm đất chiếm 60 ữ 80 % khối lợng công trình
cho nên, máy làm đất có nhiệm vụ rất quan trọng đối với
công tác xây dựng .
1


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Sinh viên :
Nguyễn Văn Ca
Thực tế máy đào gâù thuận đợc đánh giá là một trong
những loại máy làm đất quan trọng, luôn có mặt trong các
công việc khi thác vận chuyển đất đá trên các lĩnh vực
thuỷ lợi, giao thông, xây dựng bởi phạm vi sử dụng rộng, năng
suất cao và có nhiều tính năng u việt.
Với nhiệm vụ và yêu cầu đợc giao, qua quá trình nghiên cứu
và làm đồ án môn học Máy thuỷ lợi với đề tài Thiết kế
máy Đào thuỷ lực gầu thuận em đã đi sâu nghiên cứu về
tính bền bộ công tác ( tính bền gầu ).
Vì có sự hạn chế về thời gian và kiến thức, em xin hệ
thống hoá và phân tích, đánh giá những vấn đề chung cơ
bản của các cơ cấu trong Máy Đào gầu thuận. Sau đó đi sâu
nghiên cứu, tính toán tính bền cho bộ công tác (tính bền
cần).
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn Vũ Văn
Thinh, ngời đã hớng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án này
và các thầy cô giáo trong khoa đã cung cấp cho em những
kiến thức quý báu, các tài liêu tham khảo để em có điều
kiện đi sâu tìm hiểu đề tài đã học. Vì trình độ kiến

thức có hạn nên đồ án chắc chắn có nhiều thiếu sót. Do đó
em kính mong đợc sự góp ý giúp đỡ của các thầy cô giáo và
các bạn.
Hà nội, ngày 20 thnág 9 năm
2002
Sinh viên
Nguyễn Văn Ca

2


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca

Sinh viên :

sơ đồ hệ thống thuỷ lực
Nguyên lý làm việc của hệ thống thuỷ lực .
Bơm 1 dẫn động từ động cơ điêzen 2, hệ thống thuỷ
lực đợc cung cấp từ bình chứa 3, trong đó có lắp bộ lọc. Sự
phân phối dòng chảy thực hiện bằng ba bộ phân phối
4,5,6 .Khối 4,5 có hai đờng tháo chất lỏng, một đợc nối với đờng tháo chung của hệ thống còn một đờng dùng nối lần lợt
các khối, đờng tháo khối 6 chỉ đợc nối với đờng tháo chung .
Chất lỏng công tác từ bộ phận thứ nhất của bơm 1 đi
đến khối phân phối thuỷ lực 5 điều khiển mô tơ thuỷ lực
của bàn quay 18, xi lanh thuỷ lực tay xúc 17 và mô t thuỷ lực
của dãi xích bên phải 8.
Khi các van trợt của khối 5 ở vị trí trung gan khi chất
lỏng công tác do bộ phận thứ nhất và thứ hai của bơm vào đờng thoát, đờng thoát dẫn bộ phận thứ hai của bơm đến
khối 4, khối 4 điều khiển sự làm việc của các xi lanh thuỷ lực

cần 16, xi lanh thuỷ lực gàu 15 và mô tơ thủy lực của dải
xích bên trái 8.
Khi các van trợt 4,5 ở vị trí trung gian thì chất lỏng
công tác đợc tăng áp bằng bộ phận thứ nhất và bộ phận thứ
hai của bơm đi đến khối phân phối thuỷ lực 6. Van trợt khối
6 lắp liền với van trợt khối 5 và cùng chuyển động do mộy tay
lái điều khiển của xi lanh thuỷ lực tay xúc 17. Một van trợt dự
trữ khác của khối 6 có thể đợc dùng để điều chỉnh cơ cấu
thừa hành thiết bị công tác thay thế.
Nh vậy, cơ cấu thừa hành đợc dùng để điều khiển
bằng khối 5 chỉ đợc cung cấp từ bộ phận của bơm còn cơ
cấu thừa hành điều khiển 4,6. Khi các bộ phận ở vị trí trung
gian thì chất lỏng đợc cung cấp từ hai bộ phận của bơm.
3


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Sinh viên :
Nguyễn Văn Ca
Hệ thống thuỷ lực của máy xúc cho phép phối hợp một
chuyển động công tác thay thế bằng 4,6. Ngoài ra van trợt
điều khiển hoạt động của xi lanh thuỷ lực của cần có cấu tạo
hoạt động của các xi lanh thuỷ lực cần với một trong công tác
đợc điều khiển bằng bốn van trợt khối 4 và khối 6, nhng có
thể phối hợp đồng thời ba chuyển động công tác. Khi phối
hợp thao tác thì mỗi xilanh thuỷ lực đợc cung cấp chất lỏng từ
một bộ phận của bơm.
Chỉ có xi lanh thuỷ lực tay xúc khi phối hợp thao tác với
các xi lanh thuỷ lực cần đợc cung cấp dòng chất lỏng kép nhờ
điều khiển bằng hai van trợt khoá liên động của bộ phận

phân phối thuỷ lực cùng làm việc đồng bộ với nhau.
Để cho hệ thống không bị quá tải, trong đờng cao áp
của mỗi cửa bơm lắp song song với hai van an toàn đợc điều
chỉnh áp lực lớn nhất 15 Mpa để phanh êm nhẹ các mô tơ
của bàn quay và bộ phận di chuyển máy. Trong hệ thống thuỷ
lực lắp các van thông qua, các van

này cũng đợc điều

chỉnh đến áp suất tơng ứng từ 11 đến 16Mpa.
Thiết bị van ra hàh trình dẫn chất lỏng công tác từ đờng tháo qua bộ lọc hoặc trực tiếp chảy vào bình hoặc qua
bộ phận làm mát dầu. Việc kiểm tra áp lực làm việc trong hệ
thống thuỷ lực đợc thực hiện nhờ khối van khoá và đồng hồ
đo áp lực.
Cơ cấu bàn quay đợc dẩn động từ mô tơ thuỷ lực
mômen lớn nhất 18, cuối trục ra của nó đợc lắp bánh răng di
động 19 ăn khớp với vành răng vòng ổ quay từ hai cơ cấu di
chuyển khác nhau ,mỗi cơ cấu đều có mô tơ thuỷ lực 8, bộ
giảm tốc thuỷ lực bánh răng có phanh 10 và bộ giảm tốc bằng
xích có các đĩa xích bị động 13 làm quay bánh xích chủ
4


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Sinh viên :
Nguyễn Văn Ca
động 14. Do vậy mà dải xích quay theo đồng thời chuyển
động của máy.

5



Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca

Sinh viên :
Phần 1

xác định các thông số cơ bản
I. Xác định trọng lợng máy
Để chọn sơ bộ các thông số, ngời ta dựa vào luật đồng
dạng về kích thớc, trọng lợng, công suất, dung tích gàu, lực,
thời gian, vận tốc...Trên cơ sở luật đồng dạng ngời ta đã
thành lập nhiều công thức kinh nghiệm để tính gần đúng
các thông số cần thiết.
Trọng lợng máy có thể tính gần đúng theo công thức :
G = kG.q (tấn)
trong đó : kG- hệ số trọng lợng kG = 18 (Bảng 5-1 / MTL)
q dung tích gàu

q = 1,4(m3)

G = 18.1,5 = 27 (tấn)
II. Kích thớc của máy, bộ công tác, bộ di chuyển
Kích thớc của máy,bộ công tác,bộ di chuyển liên quan đến
trọng lợngmáy và đợc xác định theo công thức sau :
A = kA. 3 G (m)
trong đó : kA- hệ số kích thớc
G trọng lợng máy (tấn)
Ta có bảng thông số kích thớc dựa vào bảng 5-1 (MTL)


6


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca

Sinh viên :

Các thông số kích thớc cơ bản của máy đào gàu thuận
kA

A

1
0,9
0,7

3
2,7
2,1

2
1,6
1,6
2,15
2,3
2,6

6

4,8
4,8
6,45
6,9
7,8

0,9
1,1
0,2
0,35
0,3
0,25
0,1

2,7
3,3
0,6
1,05
0,9
0,75
0,3

Thông số và hệ số

Kích thớc cơ bản của máy(m)
Chiều cao buồng máy
Bán kính thành sau vỏ máy
Chiều cao khớp chân cần
Hệ số kích thớc bộ công tác (m)
Chiều dài cần

Chiều dài tay gàu
Chiều cao đổ đất
Chiều cao đào
Bán kính đổ đất
Bán kính đào
Hệ số kích thớc bộ di chuyển
bánh xích nhiều điểm tựa (m)
Chiều rộng cơ sở
Chiều dài cơ sở
Chiều rộng xích
Chiều cao xích
Đờng kính bánh xích chủ động
Đờng kính bánh xích dẫn hớng
Đờng kính bánh tỳ

III.Trọng lợng những bộ phận chính
Trọng lợng của những bộ phận chính của máy đào thuỷ lực
tính theo % trọng lợng làm việc của máy (G)
Ta có bảng thông số trọng lợng dựa vào bảng 5-2 (MTL)
Các thông số trọng lợng của máy đào gàu thuận
Tên các bộ phận
%trọng lợng
Bộ công tác của máy đàu
16 20
gàu thuận
Gàu và thanh kéo
Tay gàu
Cần
Xi lanh gàu


4
4
8
0,5
7

Trọng lợng

1,08
1,08
2,16
0,135


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca
Xi lanh tay gàu
Xi lanh cần
Bàn quay và các cơ cấu
Động cơ và khung máy
Thiết bị thuỷ lực và thiết bị

1
1,5
36 39
7
10

0,27
0,405


phụ
Cơ cấu quay
Bàn quay
Bộ phận điều khiển
Vỏ máy
Đối trọng
Phần di chuyển
Vòng ổ quay
Khung dới và vành bánh răng
Ngổng trục trung tâm
Cơ cấu di chuyển
Khung xích
Bánh chủ động , bị động và

3
15
1
2,5
0,5
38 42
1,4
8
0,6
5
7
10

0,81
4,05

0,27
0,675
0,135

10

2,7

bánh tì
Dải xích

8

Sinh viên :

1,89
2,7

0.38
2,16
0,16
1,35
1,89
2,7


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca
Phần 2


Sinh viên :

Xác định công suất động cơ
I.Xác định lực tác dụng lên xi lanh tay gàu
+ Chọn vị trí tính toán : Chọn vị trí cuối quá trình
đào,tay gàu nằm ngang khoang đào với chiều cao danh
nghĩa
rO

rtg
r

rg+đ

c

O2

rxlc

rcltg
tg
Xt

P

O1
C

O


PXC
rtg

GC

Gtg
rxg

O3
II

P01
Cmax

Gg+đ

P02

H

Gxg

I
rg
'

Hình 2-1 .Các lực tác dụng lên bộ công tác
+Lực tác dụng :
Lực cản đào :


P01,P02

Trọng lợng gàu đầy đất : Gg+đ
Trọng lợng tay gàu :
Xác định P01:

Gg

P01= k1.b.Cmax
Trong đó : k1- hệ số cản đào lấy với đất cấp

IV
k1= 0,3 MPa Bảng 1-9 (MTL)
b- chiều rộng gàu
9


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Sinh viên :
Nguyễn Văn Ca
Cmax- chiều dày lát cắt lớn nhất (m)
Tính

q

Cmax = b.H .k
tx

Với : q- dung tích gàu , q = 1,5m3

H- chiều cao đào danh nghĩa, H = 6,45 m
ktx- hệ số tơi xốp , ktx = 1,4 Bảng 1-2(MTL)
q.k1
1,5.0,3.10 6
=
= 53,7.133 N = 53,7kN
P01=
H .k tx
6,45.1,3

Trong thời gian đào , gàu chuyển động từ vị trí I đến vị
trí II ,lực cần thiết của xi lanh tay gàu P xltg từ 0 đến Max. Giá
trị Pxltg ở vị trí II đợc xác định từ phơng trình mômen đối
với điểm O2:
Mo2= 0
Pxltg =

P01 .r0 + Gtg .rtg + G g + d .rg + G xg .rxg

trong đó :

rxl

tg

P01- lực cản đào tiếp tuyến, P01= 53,7 (kN)
Gxg- trọng lợng xilanh gàu, Gxg= 0,135 (tấn)

=1,35(kN)
Gtg- trọng lợng tay gàu, Gtg=1,08(tấn) =10,8

(kN)
Gg- trọng lợng gàu, Gg=1,2 (tấn) =12(kN)
Gg+đ- trọng lợng gàu đầy đất
Gg+đ=Gg+Gđ
Gđ- trọng lợng đất , Gđ= q.kđ. /ktx
với kđ- hệ số đầy gàu , kđ = 1
- trọng lợng riêng đất cấp
=18(kN/m3)- Bảng 1-2(MTL)
q=1,4(m3),ktx=1,3
Gđ =1,5.1.18/1,3 = 20,76 (kN)
10


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Sinh viên :
Nguyễn Văn Ca
Gg+đ= 10,8 + 20,76 = 31,56 (kN)
Mặt khác ta có : chiều dài gàu , CH = 0,95. 3 q =0,95.

3

1,5

=1,087 (m)
Chiều dài tay gàu : ltg= 4,8(m)
Chiều dài cần : lc= 6 (m)
rg+đ : k/c từ Gg+đ đến điểm O2
rg+đ =ltg+

CH

1,078
= 4,8 +
= 5,344 (m)
2
2

r0 : khoảng cách từ P01 đến O2
r0 = ltg+CH = 4,8 + 1,1 = 5,887 (m)
rtg : khoảng cách từ Gtg đến O2
rtg= 0,5.ltg= 0,5.4,8 = 2,4 (m)
rxg : khoảng cách từ Gxg đến O2
2
3

1 1
2 3

rxg= .ltg + . .ltg = 4(m)
rxltg : khoảng cách từ Gxltg đến O2

1/ 3 l t g

r

b

a

2(m)




6,2(m)

tg

4,2(m)

1/3lc

Hình 2-2 .Xác định khoảng cách rxltg
ta có: = 45o ( tiêu chuẩn )
1
.l c . sin 45 0
a
3
ta có: tg = b = 1 .l . cos 45 0 + 1 .l
c
tg
3
3

11

1
.6.0,707
3
= 0466
=1
1

.6.0,707 + .4,8
3
3


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca
= 25o
1
3

1
.6.0,423=0,876 (m)
3

rxltg= .lc.sin250=
Pxltg =

Sinh viên :

53,7.5,887 + 31,56.5,344 + 1,35.4 + 10,8.2,4
= 584,54 (kN)
0,8

Pxltg =584,54 (kN)
II. Xác định lực xi lanh cần
+ Vị trí : Xét trờng hợp kết thúc quá trình đào và nâng
gàu đầy đất

,


rtg
,

,

rc

O2

tg

c
xl

rcl

r

rg+đ

O3

tg

PXt

O1

C


O

PXC

,
tg

r

GC

Gtg
,

rxg

Gg+đ
Gxg

,

g
Hình 2-3.Lực tác rdụng lên xilanh cần

Lấy phơng trình mô men của các lực đối với khớp O 1 :
Mo1=0
Pxlc =

Gi .ri


'

r c xl

trong đó : Gi :trọng lợng của các phần tử bộ công tác và
đất
12


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Sinh viên :
Nguyễn Văn Ca
ri :cánh tay đòn của các trọng lợng Gi lấy với
điểm O1
rxlc :cánh tay đòn của Pxlc lấy với điểm O1
Pxl =
c

với :

G

g +d

1
'
'
'
'

'
.r ' g + G xg .rxg + Gtg .rtg + G xt .rxt + Gc .rc + .G xc .rxc
2
c
rxc

Gg+đ = 31,56 (kN) trọng lợng gàu đầy đất
Gxg = 1,35 (kN) - trọng lợng xi lanh gàu
Gtg = 10,8 (kN) - trọng lợng tay gàu
Gxt = 2,7 (kN) - trọng lợng xi lanh tay gàu
Gc = 21,6 (kN) trọng lợng cần
Gxc = 4,05 (kN)

- trọng lợng xi lanh cần

rg : khoảng cách từ Gg+đ đến O1
rg = lc.cos450 + rg+đ = 6.cos45 + 5,344 =
9,476 (m)
rxg : khoảng cách từ Gxg đến O1
rxg = lc.cos450 + rtg = 4+ 6.cos45o = 8,132 (m)
rtg : khoảng cách từ Gtg đến O1
rtg = lc.cos450+

1
1
.ltg = 6.cos45o + .4,8 =
2
2

6,532(m)

rxt : khoảng cách từ Gxt đến O1
rxt = lc.cos450 = 6.0,72 = 4,132 (m)
rc : khoảng cách từ Gc đến O1
rc =

1
.lc.cos450 = 2,066 (m)
2

rxc : khoảng cách từ Gxc đến O1
rxc =

2
.lc.cos450 = 2,755 (m)
3

rxlc : khoảng cách OO1

13

chọn rxlc = 0,8(m)


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca
Pxlc =

Sinh viên :

31,56.9,476 + 1,35.8,132 + 10,8.6,532 + 2,7.4,132 + 10,8.2,066 + 2,02.2,755

0,8

Pxlc =524,47 (kN)
III. Xác định lực của xi lanh gàu
Xét cơ cấu 4 khâu
+ Vị trí tính toán : Xét trờng hợp máy đào đất chỉ bằng
xi lanh gàu. Xét ở

vị trí cuối quá trình đào

,,

r0

C max

g

Pxl

,,
xg

r

P01
P02
II

O3

g

H1

Gxl
rxl,,

,,

rg+đ

Gg+đ

I

Hình 2-4 .Lực tác dụng lên xi lanh gàu
Tính chiều dày lát cắt lớn nhất :
q

Cmax = b.H .k
1 tx
trong đó :
q = 1,5 ( m3 ) : dung tích gàu
b: bề rộng gàu,
ktx =1,3 - hệ số tơi xốp -Bảng 1-2 (MTL)
H1 chiều cao khi đào bằng gàu
14


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi

Sinh viên :
Nguyễn Văn Ca
H1= k. 3 q .sin650 = 1,46. 3 1,5 .0,91 = 1,541 (m)
B = k. 3 q = 1,1. 3 1,5 = 1,259m
Cmax =

1,5
= 0,605m
1,259.1,514.1,3

Lực cản đào tiếp tuyến lớn nhất khi răng gàu tiến đến vị
trí II (PO1 lớn nhất, rxg nhỏ nhất )
P01 = k1.b.Cmax = 0,1.103.1,259.0,606 = 76,2 (kN)
trong đó : k1 = 0,1 (Mpa) hệ số cản đào đối với đất
cấp II Bảng 9-1 (MTL)
+ Lấy phơng trình mômen các lực đối với điểm O 3 : MO3
=0
P01 .r0 + Gi .ri
''

Pxl =
g

''

''

rxg

'


=

''

''

P01 .r0 + G g + d .rg + d + 0,5.G xg .rxg
rxg

Trong đó : P01 = 76,2 (kN)

''

'

lực cản đào tiếp

tuyến lớn nhất
Gxg = 1,35(kN)

- trọng lợng xi lanh

gàu
r0 = CH = 1,087 (m)

- k/c từ P01 đến O3

rg+đ =0,5CH = 0,5.1,087 = 0,543 (m) k/c từ
Gg+đ đến O3

rxg : k/c từ 0,5Gxg đến O3
rxg = (h4 + h5).cos650 = (0,43+0,1). 3 1,4
.cos650 = 0,3 (m)
rxg : k/c từ Pxl g đến O3
Pxlg =

- Chọn rxg = 0,25(m)

76,2.1,087 + 31,56.0,543 + 0,67.0,3
= 400,67 (kN)
0,25

Pxlg = 400,67(kN)
Phần 3
15


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca

Sinh viên :

Tính toán hệ thống thuỷ lực
I.

Chọn xi lanh thuỷ lực

1. Chọn xi lanh cần : chọn 2 xi lanh
Giả sử máy đào đợc độ sâu từ chân máy xuống là 4,5(m).
Khi đó phơng của cần hợp với phơng nằm ngang một góc 15 0.

Coi gần đúng góc O2O1O =600
Ta có chiều dài xi lanh cần :
x = 2/3.lc rxc = 2/3 .6 0,8 = 3,2 (m)
Khi cần lên đến vị trí cao nhất (max= 600), nghĩa là so với
vị trí ban đầu cần quay đợc một góc bằng 75o. Khi đó 2
khớp xi lanh cần giãn dài thêm một đoạn s, ta tính đợc :(s+x)
2
3

2
3

(s+x)2 = ( .lc)2 + 0,82- 2. .lc.0,8.cos(150+600)
2
3

(s+x)2 = ( .6)2 + 0,82-

2
.6.0,8.cos(150+600)
3

=15,8
s+x = 3,976 (m)
s = 3,976 3,2 = 0,776 m = 776 (mm)
hành trình piston : s = 776 (mm)
c

P
*Diện tích piston : F= xl

2. p

trong đó : p - áp suất trên bề mặt làm việc của piston
p = 25 Mpa =25.103 kN/mm2
Pxlc = 524,47 (kN) lực tác dụng lên xi lanh
cần
F =

524,47
2.25.10 3

16


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca

Sinh viên :

Mặt khác F =

.D 2
4

D =

4F


=


4.524,47
= 115 mm
3,14.2.25.10 3

Từ s = 776 (mm)
D =115 (mm)
Tra bảng 27 trang 150 (GT Nga ), chọn xi lanh có các
thông số sau :
D = 125 (mm)

L = 281 + s = 1081

(mm)
s = 800 (mm) l = 35 (mm)
D1 = 150 (mm)
l1 = 50 (mm)
d = 60 (mm)
l2 = 52 (mm)
d1 = 40 (mm)
l3 =128 (mm)
d2 = 55 (mm)
B = 50 (mm)
2. Tính chọn xi lanh tay gàu
+Tại vị trí tay gàu nằm ngang cần nghiêng một góc 45 0
hành trình của xi lanh tay gàu lớn nhất
smax =

1 sin 45 0
1 sin 45 0

.l c .
.6.
=
= 3,282 (mm)
3 sin 25 0
3 sin 25 0

+Tại vị trí tay gàu thẳng đứng cần nghiêng một góc 45 0
hành trình của xi lanh tay gàu nhỏ nhất
1
3

1
3

smin = ( .l c ) 2 + ( .ltg ) 2 2.

l tg l c
1 2 1
6 4,8
2
0
. . cos 45 0 = ( .6) + ( .4,8) 2. . . cos 45
3
3
3
3
3 3

smin= 2,034 (m)

s = smax smin = 3,282 2,634 = 0,648m = 648 (mm)
tg

P
*Diện tích piston : F= xl
2. p

trong đó : p - áp suất trên bề mặt làm việc của piston
p = 25 Mpa =25.103 kN/mm2
Pxltg = 584(kN) lực tác dụng lên xi lanh cần
17


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca

Sinh viên :

.D 2
Mặt khác F =
4
4F
=


D =

4.Pxltg
4.584
=

= 0,172m =172 (mm)
3,14. p
3,14.25.10 3

Từ s = 648 (mm)
D 172 (mm)
Tra bảng 27 trang 150 (GT Nga ) ,chọn xi lanh có các
thông số sau :

D = 200 (mm)
s
D1
d
d1
d2
3. Tính chọn

= 800 (mm)
= 238 (mm)
= 100 (mm)
= 70 (mm)
= 90 (mm)
xi lanh gàu

L = 417 + s = 1217
(mm)
l = 55 (mm)
l1 = 82 (mm)
l2 = 84 (mm)
l3 =202 (mm)

B = 75 (mm)

Hành trình piston lớn nhất đạt đợc khi gàu chuyển động
từ vị trí bắt đầu đào ( tay gàu thẳng đứng) đến vị trí
tay gàu xúc đầy đất, khi đó góc xoay của gàu là lớn nhất.
Tại vị trí 1:
1
3

OO = ( .ltg ) 2 + (h4 + h5 ) 2
1
3

OO= ( .4,8) 2 + [(0,43 + 0,1)3 1,5 ]2 = 1,71m
Tại vị trí 2:
OO =

1
1
ltg+ h4+ h5 = .4,8 + 0,6
3
3

= 2,2 (m)

Hành trình piston : s = OO OO = 2,2 1,71 = 0,49m
s = 490mm

18



Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca
P
*Diện tích piston : F= xl
p

Sinh viên :

g

trong đó : p - áp suất trên bề mặt làm việc của piston
p = 25 Mpa =25.103 kN/mm2
Pxl g = 400,67(kN) lực tác dụng lên xi lanh
cần
Mặt khác F =
D =

4F
=


.D 2
4

4.Pxlg
4.400,67
=
= 142,8mm
3,14. p

3,14.25.10 3

Từ s = 490 (mm)
D =142 (mm)
Tra bảng 27 trang 150 (GT Nga ), chọn xi lanh có các thông
số sau :
D

= 160 (máy L = 365 + s = 865

móc)
s = 500 (mm)
D1 = 194 (mm)
d
= 80 (máy

(mm)
l = 45 (mm)
l1 = 71 (mm)
l2 = 73(mm)

móc)
d1
= 55 (máy l3 =174 (máy móc)
móc)
d2
= 75 (máy B = 60 (máy móc)
móc)
II.


Tính chọn bơm thuỷ lực.
Khi chọn các thông số truyền động thuỷ lực có sự phân

chia công suất cho các

cơ cấu chấp hành riêng biệt đợc

tiến hành theo cơ cấu chịu tải lớn nhất.

19


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Sinh viên :
Nguyễn Văn Ca
Trong trờng hợp nhièu cơ cấu làm việc đồng thời cần
tiến hành tính tổng

nănglợng tiêu thụ, áp suất và lu lợng

của chúng để chọn bơm có các thông số phù hợp.
Trong trờng hợp tính cho máy đào gàu thuận, khả năng
phải cung cấp thuỷ lựclớn nhất đợc tính khi máy vừa quay
vừa nâng cần và tay gàu.
Lu lợng chung toàn bộ hệ thống:
Q= Qq+Qc+Qt
trong đó :
+ Qxc : Lu lợng của xilanh cần
3,14.0,125 2
Qxc= vxc.Fxc= 0,07.

= 8,6.10-4 (m3/s)
4

Qxc=51 (l/ph)
+ Qxt : Lu lợng của xilanh tay gàu
Qxt =vxt.Fxt= 0,09.

3,1416.0,2 2
= 2,8.10-3 (m3/s)
4

Qxc= 170 (l/ph)
+ Qq : Lu lợng của cơ cấu quay (phần cơ cấu 2quay ).
Qq= 491(l/ph)
Qtính= 491 + 51 +170 = 712 (l/ph)
Qchọn =

712
= 356 (l/ph)
2

Tra bảng 11 chọn bơm piston roto hớng trục số 50 có các
thông số sau
Lu lợng riêng (cm3/vòng) q= 251
Số
vòng
quay n= 1440
(vòng/phút)
Lu lợng (lít/phút)
Mômen (N.mm)


Qmax= 361
Mmin=37.104
Mmax=55,6.10
4

20


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca

Sinh viên :

Chọn động cơ điezen:

Nb=

M .n
9,55.10 6

=

37.10 4.1440
= 55,8 (kW)
9,55.10 6

Công suất của động cơ điezen:
N=


Nb
55,8
=
= 58,1 (kW)
0,96
b

Tra bảng chọn đợc động cơ điêzen có số hiệu 3066T có
Nđc= 96kW

Phần 4

Tính cơ cấu di chuyển
Trong thiết kế nếu động cơ chính đẫ biết, tính toán
không có ý nghĩa kiểm tra khả năng di chuyển của máy
21


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Sinh viên :
Nguyễn Văn Ca
trong điều kiện đã cho. Đối với máy dẫn động riêng biệt
tính toán kéo để chọn động cơ bảo đảm chế độ cho trớc
của máy
Tính theo công thức tổng quát
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 xuất hiện đồng thời mà
khi tính ta phải xét theo 2 trờng hợp :
- 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.
Pk1 =W1+W2+W3+W4+W5+W6
- Lực cản do ma sát trong của bộ di chuyển xác định theo
công thức:
W1 =(5,2ữ 9,5)%G. lấy W1= 5,2%G
W1=5,2.

27
=1,43 (tấn) = 14,3 (kN)
100

-Lực cản di chuyển W2
W2 tỷ lệ với trọng lợng của máy và hệ số cản di chuyển
W2 = f.G
trong đó : f là hệ số cản chuyển động của bánh xích
f= 0,063 .( Bảng 4-2 /MTL )
W2=0,062.27= 1,701 (tấn) = 17,01 (kN)
22

:



Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca
- Lực cán khi máy lên dốc : W3 = G.sin

Sinh viên :

Chọn = 30o
W3 = 27.sin30o = 13,5 T = 135kN
-

Lực cản gió khi máy di chuyển : W4
W4= q.F
trong đó :

q : áp lực gió khi làm việc

q= 400 N/m 2 =

0,4 kN/m2
F : diện tích chịu gió
F = B.Hb

với

B : chiều rộng cơ sở

B=


2,7 (m)
Hb : chiều cao buồng máy Hb
= 3 (m)
F = 2,7.3= 8,1 (m2)
W4 = 0,4.8,1 = 3,6 (kN)
-

Lực quán tính khi khởi động : W5
G.V

W5 = g.t
k

Trong thực tế rất khó xác định chính xác thời gian khởi
động vì nó phụ thuộc vào ngời lái và hệ thống truyền
động nên ta có thể tính gần đúng theo trọng lợng máy
( Bảng 4-1/MTL)
W5 = 1%G = 0,27 T = 2,7kN.
Lực cản quay vòng W6 : Nếu ta coi lực cản quay của hai bánh
xích nh nhau thì :
+Mômen thuần tuý của mỗi bánh xích :
M1 = M 2 =

G.L
A1
=.
8
2

+Lực cản di chuyển thuần tuý của mỗi bánh

xích :
23


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Nguyễn Văn Ca

Sinh viên :

P1 = P2 =

-

A2
G
= f.
r.a
2

Nếu ta coi lực cản quay của hai bánh xích nh nhau thì :
+Mômen thuần tuý của mỗi bánh xích :
M1 = M 2 =

G.L
A1
=.
8
2

+Lực cản di chuyển thuần tuý của mỗi bánh

xích :
P1 = P2 =

l

A2
G
= f.
r.a
2

P2

2

W6

d

x

n

2

4

3

B


dx
55

1
r

m

M2
P1

1

W6

M1

d

Hình 2-5 .
Nếu ta coi lực cản quay của hai bánh xích nh nhau thì :
+Mômen thuần tuý của mỗi bánh xích :
M1 = M 2 =

G.L
A1
=.
8
2


+Lực cản di chuyển thuần tuý của mỗi bánh
xích :
P1 = P2 =

24

A2
G
= f.
r.a
2


Đồ án môn học : Máy thuỷ lợi
Sinh viên :
Nguyễn Văn Ca
Lực cản quay vòng W61 và W62 đợc xác định từ phơng
trình mômen tơng ứng với điểm m và n
Mm= 0 W61 =(f- .

L
G
).
2B 2

Mn= 0 W62 =(f+ .

L
G

).
2B 2

trong đó : =0,4

hệ số bám ngang với nền đất

ẩm
f = 0,063 hệ số cản chuyển động của
bánh xích
W61 =(0,063- 0,4.

3,3
270
).
=- 24,49 (kN)
2.2,7
2

W62 =(0,063 + 0,4.

3,3
270
).
= 41,50 (kN)
2.2,7
2

Xét trờng hợp 1 (chuyển động thẳng lên dốc )
P k 1 = W1 + W 2 + W3 + W 4 + W5

Pk1 = 14,3 +17,01 + 135 + 3,6 + 2,7 = 172,61(kN)
Xét trờng hợp 2 ( chuyển động quay trên mặt phẳng )
Pk2 = W1 + W2 + W4 + W5 + W6
Pk2 = 14,3 + 17,01 + 3,6 + 2,7 + 17,02 = 54,63kN
Ta thấy Pk1>Pk2
Chọn Pk =Pk2 = 172,61 (kN) để tính cơ cấu di
chuyển
Nđc =

Pk .Vdc 172,61.3,4
= 3,6 = 163(kW)
3,6

trong đó : Vdc = 3,4 (km/h) vận tốc di
chuyển
Khi chọn động cơ : Nchon= (1,2 ữ 1,4)Nđc= 1,2.163 =
195k

25