MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................................2

I. Xác định thông số cơ bản. ............................................................................................7

1. Khối lượng của máy. .......................................................................................................7

2. Xác định thông số của máy. ............................................................................................7

3. Trọng lượng của từng cơ cấu. ........................................................................................9

II. Sơ đồ hệ thống lực thuỷ .............................................................................................12

1. Sơ đồ như hình vẽ..........................................................................................................12

2.  Hoạt động của hệ thống thuỷ lực của máy đào CAT 330C. (Thể hiện như hình vẽ) ....12

III. Xác định các lực tác dụng lên bộ công tác. .............................................................12

1. Xác định lực của xy lanh tay gầu....................................................................................12

2. Xác định lực của xy lanh cần. ........................................................................................14

3. Xác định lực của xy lanh gâu. ........................................................................................15

4. Chọn xy lanh thuỷ lực và tính công suất.........................................................................16

IV. Tính toán kéo bộ di chuyển bánh xích. ....................................................................18

1. Tính lực kéo....................................................................................................................18

2. Tính công suất và chọn động cơ thuỷ lực. ....................................................................21

V. Tính toán cơ cấu quay. ...............................................................................................22

VII. Tính toán tĩnh máy đào.............................................................................................25

1. Xác định trọng lượng đối trọng......................................................................................25

2. Tính ổn định. .................................................................................................................27

VIII. Tính bền cần. ...........................................................................................................30

1. Vị trí thứ nhất. ...............................................................................................................30

2. Vị trí thứ hai. .................................................................................................................35

TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................................39

MỤC LỤC..........................................................................................................................40

ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ

THIẾT KẾ MÁY ĐÀO THUỶ LỰC GẦU NGHỊCH LẮP TRÊN MÁY CƠ SỞ CAT 330C

I. Số liệu cho trước:

1. Máy cơ sở: CAT 330C

2. Dung tích gầu: 1,5m³.

3. Làm việc ở đất cấp IV.                                          

4. Vân tốc di chuyển: 3.4km/h.

5. Tốc độ nâng cần: V_xc= 0,09 m/s.

6. Tốc độ làm việc của xi lanh tay gầu: V_xt=0,12 m/s.

7. Tốc độ làm việc của xi lanh gầu: V_xg=0,1 m/s.

8. Vận tốc vòng: n_q=4,2v/p.

II. Thiết minh tính toán

1. Tính toán chung máy đào.

2. Tính toán bền cần của bộ công tác.

3. Bản vẽ:

- Bản vẽ chung của máy: A_o.

- Bản vẽ chi tiết             :  A₁.

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 Cat-330C. 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.   

                                                                                                                          Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                                           Sinh viên thực hiện

                                                                                                                            ………………..

I. Xác định thông số cơ bản.

1. Khối lượng của máy.

Khối lượng của máy được xác định thao công thức sau:

G=k_G.q.

=> G=k_G.q= 18*1,5=27 (T)

2. Xác định thông số của máy.

a. Xác định kích thước của máy.

+ Chiều cao buồng máy:

A₁ = 3,6 (m)

Với máy cỡ  trung binh k₁= 1,2

+ Bán kính thành sau vỏ máy:

A₂ = 2,7 (m).

Với máy cỡ nhỏ lấy k₂=0,9.

+ Chiều cao khơp cần

A₃ = 2,1 (m).

b.Kích thước của bộ công tác.

+ Chiều dài cần:

A₄ = 6 (m).

Với máy cỡ nhỏ lấy k₄=2.

+ Chiều dài tay cần;

A₅ = 4,5 (m).

Với máy cỡ nhỏ lấy k₅=1,5.

+ Chiều cao đổ đất:

A₆ = 4,8(m).

c. Kích thước của gầu

+ Khối lưọng của gầu:

G_g=1,08 (T).

Với: k : hệ số trọng lưọng lấy theo % trọng lượng của máy, k=4%     

+ Chiều dài gầu:

L_g » 0,90 (m).

+ Chiều cao gầu:

H » 1,5 (m).

+ Chiêu rộng gầu:

B » 1,4 (m).

Tổng hợp các thông số cơ bản như bảng 1.

3. Trọng lượng của từng cơ cấu.

a. Trọng lựng của bộ công tác:

+ Trọng lượng gầu và thanh kéo:

G₁= k₁.G = 0,045.27= 1,22 (Tấn).

Với hệ số trọng lựơng k₁= 0,045

+ Trọng lưọng tay gầu:

G₂ = k₂.G = 0,04.27= 1,1 (Tấn).

 Với hệ số trọng lượng k₂= 0,04

+ Trọng lưọng cần:

G₃ = k₃.G =0,08.27= 2,2 (Tấn).

Với hệ số trọng lưọng k₃= 0,08

+ Trọng lượng xi lanh gầu:

G₄ =k₄.G= 0,005.27= 0,13 (Tấn).

Với trọng lượng k₄=0,005

b. Trọng lượng bàn quay và các cơ cấu.

+ Trọng lưọng động cơ và khung máy:

G₇= k₇.G =0,07.27 = 1,9(Tấn).

 Với hệ số trọng lượng k₇ =0,07

+ Trọng lượng thiết bị thuỷ lực và thiết bị phụ:

G₈= k₈.G =0,1.27 =2,7 (Tấn).

Với hệ số trọng lưọng k₈ =0,1

+ Trọng lượng cơ cấu quay:

G₉ =k₉.G = 0,03.27 =0,9 (Tấn).

Với hệ số trọng lượng k₉ = 0,03

+ Trọng lượng bàn quay:

G₁₀ =k₁₀.G =0,16.27= 4,32 (Tấn).

Với hệ số trọng lượng k₁₀ =0,16

c. Trọng lưọng phần di chuyển.

+ Trọng lưọng phần ổ quay:

G₁₄ =k₁₄.G = 0,018.27 = 0,486 (Tấn).

Với hệ số trọng lượng k₁₄= 0,018

+ Trọng lượng khung dưới và phần bánh răng:

G₁₅= k₁₅.G = 0,1.27= 2,7(Tấn).

Với hệ số trọng lượng k₁₅= 0,1

+ Trọng lượng ngõng trục trung tâm:

G₁₆= k₁₆.G= 0,008.27= 0,22 (Tấn)

Với hệ số trọng lượng k₁₆ =0,008

+ Trọng lưọng cơ cấu di chuyển:

G₁₇= k₁₇.G =0,05.27= 1,35 (Tấn).

Với hệ số trọng lượng k₁₇= 0,05

Thống kê trọng lượng các bộ phận như bảng 2.

II. Sơ đồ hệ thống lực thuỷ

1. Sơ đồ như hình vẽ

2.  Hoạt động của hệ thống thuỷ lực của máy đào CAT 330C. (Thể hiện như hình vẽ)

III. Xác định các lực tác dụng lên bộ công tác.

1. Xác định lực của xy lanh tay gầu

Vị trí tính toán:  ở cuối quá trình đào, tay gầu nằm ngang, gầu đầy đất, cần nghiêng 1 góc 45^o.

Lực cản đào tiếp tuyến lớn nhất:

P₀₁=k₁.b.C_Max=0,3.1,4.0,126= =54,9 KN.

Với: k₁ : hệ số cản đào, với đất cấp IV lấy k₁=0,30 Mpa.

Lấy k_đ = 1, đất cấp IV lấy k_tx = 1,35

G_g+đ= G_đ + G_g = 22,2+12,2 = 34,4  KN.

G_g­: Trọng lượng gầu, G_g= 12,2 KN.

G_xg: Trọng lượng xy lanh gầu, G_xg= 1,35KN.

G_xtg: Trọng lượng xy lanh tay gầu, G_xtg= 2,7 KN.

=> P_xtg = 353,08 KN.

2. Xác định lực của xy lanh cần.

Xét ở vị trí kết thúc  quá trình đào, gầu lên mép của khoang đào, tay gầu nằm ngang.

G_c: Trọng lượng cần, G_c =22 KN.

G_g+đ: Trọng lượng gầu đầy đất, G_g+đ= 34,4 KN.

G_tg: Trọng lượng tay gầu, G_tg= 11 KN.

G_xg: Trọng lượng xy lanh gầu, G_xg= 1,3 KN.

G_xtg: Trọng lượng xy lanh tay gầu, G_xtg= 2,7 KN.

G_xc: Trọng lượng xy lanh cần, G_xc= 4,05 KN.

=> P_xc = 438,54 KN

3. Xác định lực của xy lanh gâu.

Lực lớn nhất của xy lanh gầu sẽ xuất hiện khi đào bằng xy lanh gầu .

Ta có:

q: Dung tích gầu, q= 1,5 m³.

b: Chiều rộng gầu, b= 1,4 m.

H₁: Chiều sâu đào, H₁= H=1,5

k_tx: Hệ số tơi xốp lấy đối đất I, II, k_tx= 1,2.

Lực cản đào tiếp tuyến lớn nhất:

0₁ = k₁.b.C_max= 0,1.1,4.0,60= 0,084 Mpa.m² = 84 KN.

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

P’_xg = 191,87 KN.

P_xlg = P’_xg/cos22⁰  =191,87/ cos22⁰ = 221,5 KN.

4. Chọn xy lanh thuỷ lực và tính công suất.

a. Chọn xy lanh cần và tính công suất bơm phục vụ cho xy lanh cần.

Với lực của xy lanh cần P_xc = 438,54 KN. vì theo sơ đồ  hệ thống thuỷ lực dùng hai xy lanh để nâng cần, nên ta coi gần đúng mỗi xy lanh chịu một nửa lực của xy lanh cần.

P’_xc = 0,5.P_xc = 0,5. 438,54 = 219,27 KN.

Tra bảng ta chọn xy lanhcó các thông số sau:

+ Đường kính xy lanh: D =160 mm

+ Đường kính cán piston: d =128 mm.

Công suất của bơm phục vụ cho xy lanh cần là:

N₁ = P_xc.V_c = 438,54.0,09 = 39,46 kw.

b. Chọn xy lanh tay gầu và tính công suất bơm phục vụ cho xy lanh tay gầu.

Hành trình của xy lanh tay gầu là:

S = L_max - L_min = 2,82 - 2= 0,82 m.

Với lực của một xy tay gầu là P_xtg = 353,08 KN, với áp suất củahệ thống p =25 Mpa, ta tính được đường kính xy lanh tay gầu là:

D = 0,134 m = 134mm.

Tra bảng ta chọn  xy lanh tay gầu có các thông số :

+ Đường kính xy lanh: D = 160 mm

+ Đường kính cán piston: d= 128 mm.

Công suất của bơm phục vụ cho xy lanh cần là:

N₂ = P_xtg.V_tg = 353,08.0,12 = 42,37 kw.

c. Chọn xy lanh gầu và tính công suất bơm phục vụ cho xy lanh gầu.

Với lực của một xy lanh gau là P_xlg =221,5 KN, với áp suất của hệ thống p =25 Mpa.

Tra bảng ta chọn xy lanhcó các thông số sau:

+ Đường kính xy lanh: D =120 mm

+ Đường kính cán piston: d= (06-0,7)D=72 mm.

Công suất của bơm phục vụ cho xy lanh gầu là:

N₃ = P_xg.V_g = .0,1 = kw.

Với:

P_xg: Lực trên cán piston, P_xg= 353,08 KN.

V_g: Vận tốc của xy lanh gầu, V_g= 0,1 m/s.

IV. Tính toán kéo bộ di chuyển bánh xích.

1. 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:

P_k = W₁+W₂+W₃+W₄+W₅+W₆

Chuyển động thẳng lên dốc với góc dốc lớn nhChuyển động quay vòng trên mặt phẳng nằm ngangSau đó chọn P_k lớn nhất để tính cơ cấu di chuyển.

Lực cản  do ma sát trong của bộ di chuyển xác định  theo công thức:

W₁ = F₁+F₂+F+F₄+F₅+F₆+F₇

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 .27 = 0,189 tấn = 18,9 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 = 27 tấn.

Lực cản di chuển trên dốc W₃:

W₃ = G(f.cosa + sina) = 27(0,07cos15⁰ + sin15⁰)=88,1 KN

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.

Vậy ta có:  W₆ = W₆¹ + W₆² =-56,55 + 75,45  = 18,9 KN.

 Vậy lực cản ma sát trong của bộ di chuyển là:

P_k = W₁+W₂+W₃+W₄+W₅+W₆

P_k= 14,04+ 18,9+ 88,1 +2,754+ 54 + 18,9= 196,69 KN

Tổng lực cản khi chuyển động thẳng lên dốc với góc dốc lớn nhất là:

W’ = W₁ + W₂ +W₃ +W₄ +W₅

W’ = 14,04 + 18,9+ 88,1 +2,754+ 54 = 177,79 KN.

Tổng lực cản khi máy chuyển động quay vòng trên mặt phẳng nằm ngang là:

W” = W₁ + W₂ +W₄ +W₆

W”= 14,04 + 18,9 + 2,754 + 18,9 = 54,594  KN.

Ta thấy trường hợp khi máy động thẳng lên dốc với góc dốc lớn nhất có lực cản lớn nhất W’ = 177,79 nên ta chọn P_k =180 KN, để tính cơ cấu di chuyển.

2. Tính công suất và chọn động cơ thuỷ lực.

Vì theo sơ đồ hệ thống thuỷ lực ta dùng hai mô tơ di chuyển, nên lực kéo của một mô tơ di chuyển là:

P_k1= P_k2 = 0,5.P_k =0,5.180 = 90 KN.

+ Lưu lượng riêng q=2091 cm³.

+ Số vòng quay lớn nhất  n_max = 245 rpm.

+ áp suất lớn nhất P_max  = 210 bar

+ Momen lớn nhất M_max = 11,655 KN.m.

+ Trọng lượng bơm có dầu: G = 217 Kg.

V. 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 w_max(1/s), gia tốc góc lớn  nhất _max(1/s²), thời gian khởi động t_k và phanh t_p, góc quay của bàn quay b(rad), hiệu suất cơ cấu quay h_q, dạng đường   đặc tính ngoài của động cơ M=f(n). Các thông số này xác định thời gian quay t_q(s), công suất cần thiết lớn nhất của động cơ N_max(Kw) hay mô men lớn nhất của động cơ M_max(kN.m): N_max = 117,7 KW

Với: N_max = 117,7 tra bảng ta chọn motơ di chuyển có các thông số sau:

+ Lưu lượng riêng: q=2380 cm³.

+ Số vòng quay lớn nhất: n_max = 220 rpm.

+ áp suất lớn nhất: P_max  = 250 bar

+ Momen lớn nhất: M_max = 15,918 KN.m.

+ Trọng lượng bơm có dầu: G = 328 Kg.

Thời gian quay nhỏ nhất được tính theo công thức:

t^q_min = 55,1 (s).

VI. Chọn bơm và động cơ.

Dựa vào hệ thống thuỷ lực ta thấy bơm A phục vụ cho một mô tơ di chuyển và một mô tơ cơ cấu quay, do cơ cấu quay và di chuyển không làm việc đồng thời nên ta chọn công suất của bơm là công suất lớn nhất của một trong các công suất của cơ cấu trên, ở đây chọn công suất cơ cấu di quay (bỏ qua tổn thất). Ta có công suất của bơm A là:

N_A = N_max = 117,7 KW.

Cũng dựa vào hệ thống thuỷ lực ta thấy bơm B phục vụ cho một mô tơ di chuyển, xy lanh cần, xy lanh tay gầu, xy lanh gầu, do cơ cấu di chuyển và bộ công tác không làm việc đồng thời nên ta chọn công suất của bơm là công suất lớn nhất của một trong các công suất của cơ cấu di chuyển và bộ công tác, ở đây ta chọn công suất bộ công tác . Nếu bỏ qua tổn thất ta có công suất của bơm B là:

N_B =  N₄ = N₅ =  33,98KW.

N_B = 33,98 KW tra bảng ta chọn được bơm có các thông số sau:   

+ Lưu lượng riêng q= 304,1 cm³

+ Số vòng quay lớn nhất n_max = 250 rpm

+ áp suất lớn nhất P_max =400 bar

+ Momen lớn nhất M_max = 4,264 KN.m.

+ Trọng lượng bơm có dầu: G = 35 Kg.

VII. Tính toán tĩnh máy đào.

1. Xác định trọng lượng đối trọng.

Nhiệm vụ của tính toán tĩnh là xác định trọng lượng đối trọng đảm bảo cân bằng bàn quay máy đào với  mọi  vị trí của bộ công tác khi không đào đất và tính toán ổn định của máy khi làm việc cũng như khi di chuyển.

Đại bộ phận các cơ cấu của máy đào đều bố trí trên bàn quay, do đó khi thiết kế máy, việc cân bằng bàn quay là một nhiệm vụ không thể thiếu được.

Cân bằng bàn quay nhằm mục đích loại trừ hay giảm bớt trọng lượng vượt ra ngoài chu vi vòng tựa của bàn quay. Kích thước của vòng tựa được xác định bởi kích thước bộ di chuyển.Do khi thiết kế nên bố trí các cơ cấu lùi về phía sau, gần thành sau của máy để giảm trọng lượng của đối trọng.

* Vị trí thứ nhất: bàn quay lật ở con lăn tựa giới hạn trước, gầu đầy đất được nâng lên khỏi hố đào, máy bắt đầu quay để dỡ tải. 

Phương pháp xác định trọng lượng đối trọng ở máy đào gầu nghịch tương tự như máy đào gầu thuận. Chúng ta có thể dùng phương pháp giải tích hay đa giác dây để xác định trọng lượng đối trọng.

G_a = 1,9 + 2,7 + 0,9 + 4,32 + 0,675 + 0,675 = 11,17tấn.

G_a = 111,7 KN

Chọn a = 0,8

r_g : khoảng cách từ trọng lượng gầu đến trục quay của máy đào, r_g= 5,75 m.

r_tg: khoảng cách từ trọng lượng tay gầu đến trục quay của máy đào, r_tg = 5,15m.

=> G_đt1 = 5,57 KN.

* Vị trí thứ hai: bàn quay lật ở con lăn tựa giới hạn sau, gầu không có đất vươn ra xa nhất và hạ trên mặt đất.

Trọng lượng đối trọng G_đt2 được xác định từ phương trình cân bằng mô men của tất cả các trọng lượng đối với con lăn tựa sau điểm A.

=> G_đt2 = 12 KN.

Ta thấy G_đt1 < G_đt2 nên ta chọn trọng lượng đối trọng G_đt 1,2 tấn

 2. 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.

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.

Máy có thể bị lật theo đường mép ngoài các bánh tỳ - điểm A, mômen lật xác định theo công thức sau.

M_l = G_c(r_c-b) + G_tg(r_tg-b) + G_g+đ(r_g-b) + P₀₁.r₀

M_l = 22(2,6 - 1,22) + 11 (5,19-1,22) +34,4 (4,65-1,22) + 58,8.2,65

M_l = 347,8 KN.m

Mômen giữ :

M_g = G_dt(r_dt+b) + G_a(r_a+b) +G₀.b

b. Vị trí thứ hai:

Máy đào gầu nghịch đổ đất ở độ vươn xa nhất:

Máy có thể bị lật theo đường mép ngoài các bánh tỳ - diểm B, mômen lật xác định theo công thức sau:

M_l = G_c(r_c-b) + G_tg(r_tg-b) + G_g+đ(r_g-b)

Với:

r_c= 2,6 m, r_tg = 6,1 m, r_g= 8,96 m, b= 1,22 m.

M_l = G_c(r_c-b) + G_tg(r_tg-b) + G_g+đ(r_g-b)

M_l = 22(2,6 - 1,22) + 11 (6,1-1,22) + 34,4(8,96-1,22)

M_l = 337,09 KN.m

Mômen giữ :

M_g = G_dt(r_dt+b) + G_a(r_a+b) +G₀.b

r_a= 1,22 m, r_dt = 2 m , b= 1,22m.

M_g = G_dt(r_dt+b) + G_a(r_a+b) +G₀.b

M_g = 11(2+1,22) + 117,7 (1,22+1,22) + 136,45.1,22

M_g = 489.1 KN.m.

VIII. Tính bền cần.

1. Vị trí thứ nhất.

Trong quá trình đào đất gầu gặp chướng ngại vật, xi lanh tay gầu vuông góc với tay gầu. Lực xi lanh tay gầu lớn nhất.

Thành phần lực cản đào pháp tuyến : 

P₀₂  = 0,5.P₀₁ = 0,5.93,25 = 46,6 KN

 Trong quá trình đào đất, gầu gặp chướng ngại vật, gầu dùng răng ngoài cùng để bật chướng ngại vật, nên ngoài lực P₀  còn có lực ngang K. Lực này có thể phát sinh khi cơ cấu quay quay mà quá trình đào chưa kết thúc, giá trị lực K được xác định từ mô men phanh có cấu quay.

* Lực tác dụng lên bộ công tác:

Lực tác dụng lên xi lanh tay gầu:     P_xt  =  353,08KN  

Lực cản đào                                 :     P₀₁ =  93,25KN

Lực ngang K đặt ở răng gầu        :     K  =   66,6 KN

Các trọng lượng G_g= 11 KN , G_c=21,6 KN , G_t=12,2 KN

* Chiếu các lực lên phương Y 

åY= 0 Û P_xt + P₀₁ - Y₀^, = 0

Y₀^’ = P_xt + P₀₁ = 353,08+93,25 = 446,3 KN

Y₀ = Y₀^’/ cos25⁰ = 446,3 /cos25⁰ = 492,43 KN

* Mô men uốn trong mặt phẳng thẳng đứng

M_x = Z₀.r_z  +  G_c . r_c +Y₀. r_y -P_xt.r_xt

Do vậy:

M_x = 69,8.3,2+ 21,6.3+ 492,43.1,5 - 353,08.0,6 = 814,95KNm

* Mô men uốn trong mặt phẳng nằm ngang.

M_y  =  K .  r_k^’

Vậy M_y = 66,6.3,6 = 239,76 KNm

* Mô men xoắn 

M_z = K.r_z

Vậy M_z = 66,6. 5,49 = 366,28 KNm

2. Vị trí thứ hai.

Kết thúc quá trình đào, tay gầu nằm ngang, cân nghiêng góc -18⁰, lực tác dụng nên xi lanh tay gầu là lớn nhất P_xt. 

* Lực tác dụng lên bộ công tác.

- Lực tác dụng lên xi lanh tay gầu: P_xt  =  353,08 KN  

- Lực cản đào:  P₀₂  =   46,6KN

- Lực ngang K đặt ở răng gầu:  K   =  66,6   KN

- Các trọng lượng G_g=11 KN, G_c=21,6 KN , G_t=12,2 KN

* Mô men uốn trong mặt phẳng thẳng đứng:

M_x = Z₀.r_z  -  G_c . r_c + P_xt .e - Y₀.r_y

Do vậy:

M_x = 193,8.3,2 - 21,6.0,3 + 353,08.0,6 - 257,6.1,5 = 439,1KNm

* Mô men uốn trong mặt phẳng nằm ngang.

M_y  =  K . r_k

Vậy: M_y = 66,6. 0,76 = 50,616 KNm

* Mô men xoắn: 

M_Z = K.r^’_k

Với :

 r^,_k  = r_z .sin48⁰ = 3,2.sin48⁰ =2,37 m

Vậy M_z = 66,6.2,37 = 157,8 KNm

* Điều kiện bền

Ta thấy s_tt = 68,2  (MPa)  <  [s]  = 160   (MPa)   thoả mãn điều kiện.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Máy Thuỷ Lợi - Trường đại học Thuỷ Lợi - Vũ Văn Thinh - Vũ Minh Khương - Nguyễn Đăng Cường.

2. Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí (Tập I, Tập II ) - Trịnh  Đình Chất - Lê Văn Uyển.

3. Catalog Cat - 330C , Sơ đồ hệ thống thủy lực máy Cat - 330C và một số tài liệu tra cứu xi lanh, động cơ và bơm thủy lực.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"