Đồ án Thiết kế thiết bị ủi vạn năng và tổ chức thi công đất bằng máy ủi vạn năng

Xc = P1 P1: Lực cản theo phương ngang do áp lực của khối đất trước bàn ủi tác dụng lên khung ủi . P1 = 101,2 KN ị Xc = 101,2 KN Thay các giá trị vào công thức (3.IV - 3) ta có: MG = 145,2 . 1,1 + 101,2 . 0,48 = 208,2 KN.m Mô men lật do lực nâng S trong cơ cấu nâng tạo ra : ML = S . l2 (3.IV - 4) Trong đó : S = Smax2 = 97,8 KN l2 : Khoảng cách giữa điểm O2 và lực S . l2 = 1,3 m Thay các giá trị vào công thức (3.IV - 4) ta có: ML= 97,8 . 1,2 = 117,6 KN.m ị Kođ = = 1,77 > 1,5 Vậy , máy đảm bảo điều kiện ổn định trong trường hợp thứ hai . Tóm lại , máy đảm bảo ổn định trong suốt quá trình làm việc . Chương 4 Tính toán các thiết bị chính của máy ủi I, Chọn vị trí tính toán . Sau khi xác định được cá lực tác dụng lên máy ủi , ta chọn dược các vị trí mà tại đó các lực tác dụng có giả trị lớn nhất để tính toán sức bền các bộ phận của máy ủi . Các ngoại lực tác dụng lên thiết bị ủi gồm : - Phản lực của đất P1 theo phương ngang , đạt giả trị lớn nhất khi máy ủi gặp chướng ngại vật trong quá trình cắt đất . Khi đó máy ủi phải sứ dụng lực kéo lớn nhất để có thế khắc phục được lực cản P1 . - Các lực P2 và S trong cơ cấu nâng đạt giả trị lớn nhất tại vị trí cuối giai đoạn cắt đất và bắt đầu nâng bàn ủi đầy đất ở phía trước , máy ủi sứ dụng toàn bộ công suất của động cơ để dẫn động cho cơ cấu nâng thiết bị . Từ sự phân tích trên ta có thế chọn các vị trí tính toán như sau : 1, Vị trí I : Dao cắt gặp chướng ngại vật tại điểm giữa bàn ủi trong quá trình cắt đất . Điều kiện tính toán : + Máy ủi di chuyển trên mặt phắng ngang vứi tốc đọ số I của máy kéo . + Khi bàn ủi gặp chướng ngại vật , máy ủi sứ dụng lực kéo lớn nhất theo điều kiện bảm , có kể dến tải trọng động với kđ = 1,5 2,5 . + Máy ủi đặt vuông góc với trục dọc của máy . Vị trí này dùng để tính sức bền bàn ủi . 2, Vị trí II : Dao cắt gặp chướng ngại vật tại điểm giữa bàn ủi trong quá trình nâng dần bàn ủi , giảm dần chiều sâu cắt . Điều kiện tính toán : + Máy ủi di chuyển ngang với tốc độ số II . + Lực trên cơ cấu nâng đạt giả trị lớn nhất, được xác định theo điều kiện ổn định của máy kéo và kiếm tra theo công suất động cơ. Hệ số tải trọng động kđ = 1,5 + Góc quay bàn ủi nhỏ nhất . Vị trí này dùng để tính toán cơ cấu nâng 3, Vị trí III : Dao cắt gặp chướng ngại vật tại mép dao trong khi ấn ssaau dao cắt xuống đất để thực hiện quá trình cắt đất , dồng thời máy di chuyển về phía trước . Điều kiện tính toán : + Máy ủi di chuyển trên bề mặt ngang . + Phản lực của đất theo phương ngang tác dụng lên khung ủi là lớn nhất . Máy ủi sứ dụng lực kéo lớn nhất theo điều kiện bảm , có kể đế tải trọng động với hệ số kđ = 1,5 . + Góc quay bàn ủi nho nhất . Vị trí này dùng để tính sức bền khung ủi của thiết bị ủi cổ định . 4,Vị trí IV : Dao cắt gặp chướng ngại vật ở mép dao trong quá trình cắt đất . Điều kiện tính toán giống như tại vị trí I . Vị trí này dùng để tính thanh đây nằm ngang 5, Vị trí V : Dao cắt gặp chướng ngại vật ở mép dao trong quá trình nâng dần bàn ủi ,đồng thời máy di chuyển về phía trước . Điều kiện tính toasn giống như vị trí II . Vị trí này dùng để tính sức bền khung ủi và tính thanh chống xiên . 6, Vị trí VI : Dao cắt gặp chướng ngại vật ở mép dao trong khi ấn sâu vào đất để thực hiện quá trình cắt đất , đồng thời máy ủi di chuyển về phía trước . Điều kiện tính toán giống như vị trí III . Vị trí này dùng để tính khớp bản lề liên kết giữa khung ủi và máy kéo cơ sở . II, Tính toán thiết kể thiết bị ủi . 1, Tính toán thiết kể bàn ủi . Thiết bị ủi là bộ phận chính của máy ủi . Đối với máy ủi thuỷ lực , thiết bị làm việc chính đó là khung ủi , bàn ủi , thanh chống xiên và hệ thống thuỷ lực ... ở phần này ta đi tính toán , thiết kể một thiết bị làm việc vạn năng , điều khiến bằng thuỷ lực để lắp trên máy cơ sở T100 . Khi tính toán thiết kể bàn ủi thì không phân biệt là bàn ủi của thiết bị ủi vạn năng hay là bàn ủi của thiết bị ủi thường . Bới vì , đối với thiết bị ủi vạn năng thì khi tính toán cũng đưa về vị trí bàn ủi dược đặt vuông góc với trục dộc của máy . Tại vị trí này lực tác dụng lớn nhất , còn khi bàn ủi tạo với trục dọc một góc j < 900 thì khi đó các phản lực phải nhân với giá trị Sinj nên trị số của chúng sẽ nhỏ đi . Vì vậy việc tính toán bàn bị ủi với góc j = 900 mà đảm bảo độ bền thì trong mọi trường hợp làm việc của máy các thiết bị vẫn dủ bền . Ta sứ dụng vị trí I để tính sức bền bàn ủi . Điều kiện tính toán như sau : + Dao cắt gặp chướng ngại vật tại điểm giữa bàn ủi trong quá trình cắt đất . Điều kiện tính toán : + Máy ủi di chuyển trên mặt phắng ngang vứi tốc đọ số I của máy kéo . + Khi bàn ủi gặp chướng ngại vật , máy ủi sứ dụng lực kéo lớn nhất theo điều kiện bảm , có kể đến tải trọng động với kđ = 1,5 2,5 . + Bàn ủi đặt vuông góc với trục dọc của máy . Để tính sức bền bàn ủi ta tách bàn ủi ra khói khung ủi để xét . Sơ đồ lực tác dụng lên bàn ủi được thế hiện trên hình vẽ (hình 4.II.1 - 1) Trục x , y nằm trong mặt phăng chứa khung ủi , còn trục z vuông góc với hệ trục nay . Hệ số tải trọng động là kđ = 1,35 1,5 (Trang 226 – 2) Ta chọn kđ = 1,5 Các lực tác dụng lên bàn ủi bao gồm : - Các phản lực của đất P1 , P2 P1 : Được xác định theo công thức (3.III - 10) Theo tính toán ơ trên ta có : P1 = 151,8 KN P2 : Được xác định theo công thức (3.III - 11) Theo tính toán ơ trên ta có : P2 = 22,5 KN - Trọng lượng bàn ủi Gb Gb = k. GTB (3.II.1 - 1) k = (0,45 0,55) (Trang 226 - 2) Chọn k = 0,5 GTB : Trọng lượng thiết bị ủi , GTB = 24,2 KN Gb = 0,5 . 24,2 = 12,1 KN - Lực nâng trong cơ cấu nâng hạ thiết bị ủi S S được xác định theo công thức (IV - 48) Theo tính toán ơ trên ta có : S = St = 146,7 KN - Các phản lực tại khớp liên kết giữa bàn ủi và thanh chống xiên PB1 , PB2 - Các phản lực tại khớp liên kết bàn ủi và khung ủi XA1, ZA1, XA2, ZA2 Hình 4.II.1 : Các lực tác dụng lên bàn ủi . Khi tính toán bền ta coi bàn ủi như một dầm đơn giản đặt trên hai gối đỡ A1 ,A2 có kích thước và tiết diễn của bàn ủi là không đối trên suốt chiều dài của nó . Các lực P1 , P2 , S được quy dẫn về điểm O và được phần thành các thành phần theo các trục x , z . Từ đó có các thành phần Qx , Qz . Trọng lượng bàn ủi coi như phân bổ đều trên theo chiều dài của nó (q). q = = = 3,4 KN/m (4.II.1 - 2) (Gb =12,1 KN - Trọng lượng bàn ủi , L = 3,55 m - Chiều dài bàn ủi) Phân tích q thành hai thành phần qx và qz theo các trục x và z . Ta có : Qx = P1. cosq1 + P2. sinq1 + S . cosq (4.II.1 - 3) Qz = P1. sinq1 - P2. cosq1 + S . sinq (4.II.1 - 4) qx = q . sin q1 (4.II.1 - 5) qz = q . cosq1 (4.II.1 - 6) q1 : Góc nghiêng của khung ủi so với phương ngang Thường q1 = 100 150 ( Trang 227 - 2 ) Ta chọn q1 = 120 q : Góc nghiêng của lực nâng S so với phương ngang Thường q = 450 750 ( Trang 227 - 2 ) Ta chọn q = 450 Thay các giả trị vào các công thức trên ta có : Qx = 151,8 . cos120 + 22,5 . sin120 + 146,7 . cos450 = 256,9 KN Qz = 151,8 . sin120 - 22,5 . cos120 + 146,7 . sin450 = 113,3 KN qx = 3,4 . sin120 = 0,7 KN/m qz = 3,4 . cos120 = 3,3 KN/m Dưới tác dụng của các ngoại lực nói trên , làm xuất hiện các nội lực như sau : Mô men uổn Mx trong mặt phẳng yoz , Mz trong mặt phẳng xoy Mô men xoắn . Ta đi xác định biểu đồ các nội lực nói trên : a, Xác định các mô men uốn . Biểu đồ mômen uốn Mx , Mz đều có dạng bậc hai , chúng được biểu diễn như hình vẽ (4.II.1 – 2) và (4.II.1 – 2) . Các giả trị max được xác định như sau : = - (4.II.1 - 7) = - (4.II.1 - 8) Thay các giả trị trên vào các công thức (4.II.1 - 7) và (4.II.1 - 8) ta có : = - = 95,3 KNm = - = 226,9 KNm Hình 4.II.1 - 2 : Sơ đồ lực trong mặt phắng yoz và biểu đồ mô men Mx . Hình 4.II.1 - 3 : Sơ đồ lực trong mặt phắng xoy và biểu đồ mô men Mz b, Xác định mô men xoắn . Mô men xoắn được xác định bằng một nữa mô men tổng do các phản lực P1 , P2 , St và GB (Trọng lượng bàn ủi) gây ra so với tâm uốn của tiết diễn . Mô men xoắn Mk do các lực Qx và Qz gây ra được xác định theo công thức sau : Mk = Qx . ZD + QZ . XD (4.II.1 - 9) Trong đó : Qx , Qz : Được xác định theo các công thức (4.II.1 - 3) và (4.II.1 - 4) Theo tính toán ở trên có : Qx = 256,9 KN Qz = 113,3 KN XD , ZD : Toạ độ của tâm uốn của tiết diễn nguy hiểm a - a và được xác định theo công thức sau : XD = (4.II.1 - 10) ZD = (4.II.1 - 11) Trong đó : Ei : Mô đun đàn hồi của vật liệu của phần tử i dùng để chế tạo bàn ủi . Bàn ủi được làm bằng thép CT3 có : Ei = 2,1 . 104 KN/cm2 Jxi , Jzi : Mô men quán tính của tiết diễn nhỏ i cấu tạo nên tiết diễn a - a . xi , zi : Toạ độ trọng tâm của tiết diễn nhỏ i cấu tạo nên tiết diễn a - a . b.1, Xác định mô men quán tính của tiết diễn nguy hiểm a - a của bàn ủi . Hình 4.II.1 - 4 : Hình dáng và kích thước của bàn ủi Tiễt diễn nguy hiểm của bàn ủi được chọn sơ bộ theo lý thuyết dồng dạng với máy ủi có thiết bị ủi được lắp trên máy kéo cơ sở T100 cùng loại . Hình dáng và kích thước của tiết diễn có thế xem gần đúng như hình vẽ ( Hình 4.II.1 - 4 ). Tức là tiết diễn a – a của bàn ủi được tạo thành từ 3 phân : Tam giác abc , hình vành khăn bd và hình chữ nhật defg . Chiều dày của các tấm thép làm bàn ủi là d = 1,2 cm Kỷ hiệu : J1 : Mô men quán tính của hình chữ nhật defg J2 : Mô men quán tính của tiết diễn cong bd J3 : Mô men quán tính của tam giác abc Với các kích thước như hình vẽ (Hình 4.II.1 - 4) ta có thế xác định được giả trị của các mô men quán tính như sau : * Xác định mô men quán tính và trọng tâm của hình chữ nhật defg (J1) - Trước hết ta tính mô men quán tính của hình chữ nhật defg đối với trục x1 và z1: = - (4.II.1 - 12) = - (4.II.1 - 13) Trong đó : , : Mô men quán tính của tiết diễn hình chữ nhật phía ngoài đối với trục x1 và z1 , : Mô men quán tính của tiết diễn hình chữ nhật phía trong đối với trục x1 và z1 = = = 1334,6 cm4 = = = 500,0 cm4 = = = 612,5 cm4 = = = 180,0 cm4 Thay các giả trị vào (4.II.1 - 12) và (4.II.1 - 13) ta có : = 1334,6 – 500,0 = 834,6 cm4 = 612,5 – 180,0 = 432,5 cm4 Hình 4.II.1 - 5 : Hình chữ nhật defg - Xoay hệ trục toạ độ (x1 , z1) quanh O1 một góc = 300 (Góc hợp trục x1 và trục x) Lúc này mô men quán tính của defg được xác định theo công thức sau : = + . Cos 2. (4.II.1 - 14) = - . Cos 2. (4.II.1 - 15) Thay các giả trị vào (4.II.1 - 14) và (4.II.1 - 15) = + . Cos 2.300 = 734,1 cm4 = - . Cos 2.300 = 533,1 cm4 - Chuyển gốc hệ trục toạ độ (x1 , z1) từ điểm O1 về điểm O Khi đó ta có mô men quán tính của các trục như sau : = + . A (4.II.1 - 16) = + . A (4.II.1 - 17) Trong đó : x1 , z1 : Khoảng cách từ gốc O1 tới các trục x và z x1 = 8 cm z1 = 45 cm A : Diễn tích tiết diễn hình chữ nhật defg A = 8,4 . 12,4 - 6,0 . 10,0 = 44,16 cm2 Thay và (4.II.1 - 16) và (4.II.1 - 17) ta có : = 734,1 + 452. 44,16 = 90158,1 cm4 = 533,1 + 82. 44,16 = 3359,4 cm4 - Toạ độ trọng tâm của defg là : x1 = - 8 cm z1 = 45 cm * Xác định mô men quán tính của hình vành khăn bd (J2) . Ta coi gần đúng bd là hình vành khăn có chiều dày = 1,2 cm (hình 4.II.1 - 6) Với kích thước và vị trí như hình vẽ ta tính được mô men quán tính của tiết diễn bd đối với các trục x , y là : Hình 4.II.1 - 6 : Hình vành khăn bd = 65333,4 cm4 = 2026,7 cm4 - Toạ độ trọng tâm của bd là : x1 = - 2,7cm z1 = 10,5 cm * Xác định mô men quán tính của tam giác abc (J3) . Ta có thế coi gần đúng abc là tam giác cân có chiều dày các cạnh là = 1,2 cm (hình 4.II.1 - 7) . Hình 4.II.1 - 7 : Hình tam giac abc Khi đó ta tính được mô men quán tính của tiết diễn abc đối với các trục x , z là : = 137271,9 cm4 = 24565,6 cm4 - Toạ độ trọng tâm của abc là : x3 = - 5,8 cm z3 = - 27,1 cm Vậy , mô men quán tính khi chịu uốn của tiết diễn a – a là : = + + = 90158,1 + 65333,4 + 137271,9 = 292763,4 cm4 = + + = 3359,4 + 2026,7 + 34565,6 = 39951,6 cm4 b.2, Xác định mô men xoắn Mk . Thay các giả trị vào (4.II.1 - 10) và (4.II.1 - 11) ta có : XD = = - 5,8 cm = - 0,058 m ZD = = - 20,2 cm = - 0,202 m Thay các giả trị vào (4.II.1 - 9) ta có : Mk = 256,9 . (- 0,058) + 113,3 . (- 0,202) = 37,8 KNm = 18,9 KNm Hình 4.II.1 - 8 : Sơ đồ lực trong không gian và biểu đồ mô men xoắn Mz Nhìn vào các biểu đồ ta thấy tiết diễn nguy hiểm là tiết diễn a - a . Tại tiết diễn nguy hiểm của bàn ủi (tiết diễn a - a) , trọng tâm tiết diễn là điểm O và các trục quán tính chính của tiết diễn la x và z . Các mô men uốn sẽ gây ra ứng suất pháp tuyến , còn mô men xoắn thì gây ra ứng suất tiếp tuyến tại tiết diễn a - a của bàn ủi . Ta đi xác định các giả ứng suất đó : c, Xác định ứng suất . c.1, Xác định ứng suất pháp . Dưới tác dụng của các mô men uốn Mx , Mz sẽ gây ra ứng suất pháp s được xác định theo công thức sau : s = (4.II.1 - 11) Trong đó : Jx , Jz : Mô men quán tính chính khi chịu uốn của tiết diễn a - a , nó được xác định bằng tổng mô men quán tính do từng phân tổ nhỏ tạo nên : Jx = 292763,4 cm4 Jz = 39951,6 cm4 Mx , Mz : Các mô men uốn được xác dịnh ở trên Mx = 95,3 KNm Mz = 226,9 KNm x0 , z0 : toạ độ tâm tiết diễn a - a so với trục trung hoà Để xác định toạ độ x0 , z0 của tiết diễn a - a , ta dựng đường o1o1 tiếp tuyến với tiết diễn tại điểm C và song song với đường trung hoà oo . Góc b0 tạo bới đường trung hoà oo với trục xx được xác định theo công thức sau : tg b0 = = = 17,4 b0 = arctg 9,3 = 860 Từ đó ta sẽ dựng được đường trung hoà oo và có thế xác định gần đúng giả trị x0 , z0 như sau : x0 = l . Cosb0 = 40 . Cos(.86) = 21,5 cm z0 = l . Sinb0 = 40 . Sin(.86) = 33,6 cm ( Trong đó : l - Chiều dài cạnh bc của phân tổ abc , l = 40 cm ) Hình 4.II.1 - 5 : Mặt cắt của tiết diễn nguy hiểm Thay các giả trị vào công thức trên ta có : s = = 13,3 KN/cm2 c.2, Xác định ứng suất tiếp . Dưới tác dụng của mô men xoắn ở trên trong tiết diễn a - a xuất hiện ứng suất tiếp t . Để xác định ứng suất tiếp ta thừa nhận giả thiết sau : Mô men xoắn của các phân tổ tỷ lệ thuận với độ cứng của chúng . Với giả thiết đó mô men xoắn tác dụng lên từng phân tổ được xác định theo các công thức sau : Mk1 = . (4.II.1 - 12) Mk2 = . (4.II.1 - 13) Mk3 = . (4.II.1 - 14) Trong đó : Mk : Mô men xoắn tác dụng lên tâm uốn của toàn bộ tiết diễn a – a Jk : Mô men quán tính chung của toàn bộ tiết diễn khi chụi xoắn Jk1 , Jk2 , Jk3 : Mô men quán tính của từng tiết diễn phân tổ abc , bd và defg khi chịu xoắn . Chúng được xác định như sau : * Mô men quán tính của phân tổ abc và defg được xác định theo công thức : Jk1,3 = (4.II.1 - 15) Trong đó : Fo : Diễn tích của phân tổ abc hoặc defg di : Chiều dày của các thành tiết diễn i của phân tổ abc hoặc defg Si : Chiều dài trung bình đường viền ngoài của các tiết diễn i của phân tổ abc hoặc defg Khi chiều dày của tiết diễn không đối ta có : Jk1,3 = (4.II.1 - 16) Từ kích thước của các tiết diễn ta có : = 1,2 cm F01 = b1n . h1n - b1t . h1t = 8,4 . 12,4 – 6 . 10 = 44,2 cm2 F03 = (b3n . h3n - b3t . h3t) = (52,0 . 30,4 – 49,6 . 28) = 96,0 cm2 S1 = 2 . (btb1 + htb1) = 2 . (7,2 + 11,2) = 36,8 cm S3 = 50,8 + 2 . 38,8 = 128,4 cm Thay các giả trị vào (4.II.1 - 16) ta có : Jk1 = = 254,8 cm4 Jk3 = = 344,5 cm4 * Mô men quán tính của phân tổ bd được xác định theo công thức : Jk2 = .( - 0,63) = .( - 0,63) = 25,9 cm4 * Mô men quán tính chung của tiết diễn được xác định theo công thức : Jk = Jk1 + Jk2 + Jk3 = 254,8+ 25,9 + 344,5 = 625,2 cm4 Thay các giả trị vào các công thức trên ta có : Mk1 = 18,9 . = 4,6 KNm = 460 KNcm Mk2 = 18,9 . = 0,77 KNm = 77,0 KNcm Mk3 = 18,9 . = 10,1 KNm = 1010 KNcm Từ đó , ta xác định được ứng suất tiếp do mô men xoắn gây ra tại từng phân tổ như sau : * Với phân tổ abc và defg , ứng suất tiếp được xác định theo công thức : ti = (i = 1 hoặc 3) (4.II.1 - 17) Thay các giả trị vào ta có : t1 = = =4,3 KN/cm2 t3 = = = 4,4 KN/cm2 * Với phân tổ bd , ứng suất tiếp được xác định theo công thức : t2 = = = 0,3 KN/cm2 Việc kiếm tra sức bền bàn ủi sẽ được tiến hành đối với phân tổ nào có giả trị ứng suất tiếp lớn nhất trong các phân tổ tạo thành tiết diễn chung a - a của bàn ủi . Như vậy , phân tổ dùng để kiếm tra là phân tổ 3 (abc) với : = 3 = 13,3 KN/cm2 t = t3 = 4,4 KN/cm2 Theo thuyết bền ứng suất tiếp ta có : stđ = = = 15,9 KN/cm2 Ta kiếm tra bên theo điều kiện sau : stđ [s] = Trong đó : sch : ứng suất chảy của vật liệu làm bàn ủi Bàn ủi làm bằng thép CT3 có : sch = 22000 N/cm2 = 22 KN/cm2 [(Bảng F.1 - 1) - 2] n : Hệ số an toàn Với bàn ủi n = 1.25 (Trang 230 - 2) , ta chọn n = 1,3 => [s] = = = 16,9 KN/cm2 Ta thấy : stđ = 15,9 KN/cm2 < [s] = 16,9 KN/cm2 Như vậy , tiết diễn nguy hiểm nhất của bàn ủi đảm bảo điều kiện bền , do đó mọi tiết diễn khác của bàn ủi cũng đảm bảo điều kiện bền . Tóm lại , tiết diễn của bàn ủi như dã chọn là đủ khá năng chịu lực trong quá trình làm việc . 2, Tính toán kiểm tra bền khung ủi . Để tính toán thiết kể khung ủi ta xét tại vị trí V . Điều kiện tính toán như sau : + Dao cắt gặp chướng ngại vật tại điểm giữa bàn ủi trong quá trình nâng dần bàn ủi , giảm dần chiều sâu cắt . + Máy ủi di chuyển ngang với tốc độ số II . + Lực trên cơ cấu nâng đạt giả trị lớn nhất và được xác định theo điều kiện ổn định của máy kéo và kiếm tra theo công suất của động cơ . Hệ số tải trọng động kđ = 1,5 . a, Xác dịnh lực tác dụng lên thiết bị ủi . Sơ đồ lực tác dụng lên thiết bi ủi được thế hiện trên hình vẽ (hình 4.II.2 - 1) Hình 4.II.2 – 1 : Sơ đồ lực tác dụng lên thiết bị ủi vạn năng Trục x , y nằm trong mặt phăng chứa khung ủi , còn trục z vuông góc với hệ trục nay. - Các ngoai lực tác dụng lên thiết bị ủi vạn năng gồm : + Trọng lượng thiết bị ủi GTB , điểm đặt của lực GTB được quy ước là nằm trên trục dọc của khung ủi . + Lực nâng thiết bị ủi S , cũng có điểm đặt được quy ước nằm tren trục dọc của máy . + Phản lực của đất tác dụng lên dao cắt được phân thành 3 thành phần : P1 , P2 và P3 . - Để xác định các phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy cơ sở (khớp C) ta khảo sát trương hợp bàn ủi tiến hành cắt đất bằng mép ngoài cùng của dao cạnh ở một phía của máy ủi . Lúc đó dưới tác dụng của thành phần P3 sẽ xuất hiện thành phần phản lực ngang Yc (theo phương y) . Phản lực Yc chủ yếu xuất hiện tại khớp của khung ủi ở phía có phản lực P3 tác dụng vào bàn ủi . Còn tại khớp phía bên kia , khung ủi có sự dịch chuyển tự do dọc trục dưới tác dụng của phản lực P3 . Do đó phản lực Yc do lực P3 gây ra tại khớp này có thế bỏ qua . Đây là vị trí bất lợi nhất của khung ủi , cho nên ta sứ dụng vị trí này để tính sức bền cho khung ủi của máy ủi vạn năng . Giả thiết rằng : Bàn ủi đang tiến hành cắt đất bằng dao cắt cạnh phía bên phải nên phản lực của đất chủ yếu tác dụng lên mép dao cắt bên phải (phía khớp C2) . Do đó thành phần phản lực của đất P3 dồn toàn bộ lên gối tựa C2 và tai gối này xuất hiện phản lực Yc nằm trong mặt phắng xC2y với phản lực Xc2 . Tại gối tựa C1 khung ủi có sự dịch chuyển tự do dọc trục nên phản lực Yc do phản lực p3 gây ra tại C1 được xem như là bằng 0 . Khi đó , khung ủi được xem như la khung tĩnh định để tính sức bền . Để xác định các thành phần phản lực tại C1 , C2 ta dùng các phương trình cân bằng lực như sau : = 0 , = 0 , = 0 , = 0 , = 0 Giải hệ phương trình trên ta được : Xc1 = (4.II.2 - 1) Xc2 = Xc1 + S . cosq - GTB . sinq1 + P1 . cosq1 - P2 . sinq1 (4.II.2 - 2) Zc1 = (4.II.2 - 3) Zc2 = Zc1 - S . sinq + GTB . cosq1 + P1 . sinq1 + P2 . cosq1 (4.II.2 - 4) Yc = P3 (4.II.2 - 5) Trong đó : * P1 , P2 , P3 : Các phản lực của đất tác dụng lên bàn ủi với hệ số tải trọng động là kđ = 1,5 Theo tính toán trên ta có : P1 = 151,8 KN , P2 = 22,5 KN , P3 = 18,1 KN * Lực nâng lớn nhất của cơ cấu nâng có kể đến hệ số tải trọng động kđ = 1,5 Theo tính toán trên ta có : S = 146,7 KN * GTB : Trọng lượng thiết bị ủi GTB = 24,2 KN * q1 : Góc nghiêng của khung ủi so với phương ngang Thường q1 = 100 150 (Trang 227 - 2) Ta chọn q1 = 120 * q : Góc nghiêng của lực nâng S so với phương ngang Thường q = 450 750 (Trang 227 - 2) Ta chọn q = 450 * l1 : Cánh tay đòn của lực P3 đối với trục z được xác dịnh theo công thức (IV - 37) Theo tính toán ở trên l1 = 4,1 m * b : Khoảng cách giữa tâm máy đến trục z b = 1,2 m (Theo lý thuyết máy đồng dạng) * m1 : Khoảng cách giữa lực P3 và trục x m1 = 0,25 m (Theo lý thuyết máy đồng dạng) Thay các giả trị vào các công thức trên ta có : Xc1 = = - 9,8 KN ( Lực Xc1 ngược chiều biểu diễn trên hình vẽ 4.II.2 - 1) Xc2= -9,8 + 146,7.cos450- 24,2.sin120 + 151,8.cos120- 22,5.Sin120 = 233,4 KN Zc1= = 39,5 KN Zc2= 39,5 - 146,7.sin450+24,2.cos120+151,8.sin120+22,5.cos120 Zc2 = 6,0 KN Yc = 18,1 KN b, Xác định lực tác dụng lên khung ủi vạn năng . Ta tách bàn ủi ra khỏi khung ủi để xét . Hình 4.II.2 – 2 : Sơ đồ lực tác dụng lên khung ủi vạn năng Trục x , y nằm trong mặt phắng chứa khung ủi Trục z thắng đứng Lực tác dụng lên khung ủi được thể hiện trên hình vẽ (hình 4.II.2 - 2) . Các lực tác dụng lên khung ủi bao gồm : Phản lực tại khớp C1 : Xc1 , Zc1 . Phản lực tại khớp C2 : Xc2 , Zc2 , Yc . Phản lực tại khớp cầu A : XA , YA , ZA . Phản lực từ các thanh chống xiên : PB1 , PB2 . Phản lực từ các thanh đấy nằm ngang : PE1 , PE2 . Lực nâng ở cơ cấu nâng : S Trọng lượng khung ủi : Gk Hình 4.II.2 - 3 : Sơ đồ biến dạng của thanh đấy ngang Trong đó các lực Xc1 , Xc2 , Zc1 , Zc2 , Yc đã xác định ở trên , còn các lực XA , YA , ZA , PB1 , PB1 , PB2 , PE1 , PE2 là các lực chưa biết . Do đó để xác định các lực này ta cần giải bài toán phụ , dựa trên điều kiện biến dạng của thanh đấy nằm ngang dưới tác dụng của ngoại lực : Đó là : Ta có thế coi khung và bàn ủi như một hệ thống cứng (hình 4.II.2 - 3) và có thế coi rằng khi chụi tác dụng của ngoại lực , góc quay của bàn ủi có thay đối một lượng j , các điểm A1 , A2 cùng dịch chuyển một đoạn l và các thanh A1E1 , A2E2 biến dạng một lượng có giả trị bằng nhau nhưng ngược dấu , bới vì các thanh đó có mô đun đàn hồi giống nhau , tiết diễn ngang và chiều dài như nhau nên độ lớn của giả trị biến dạng của chúng là như nhau , khi chụi tác dụng của những lực có trị số bằng nhau . Do dó ta có thế xem rằng phản lực tác dụng lên các thanh đấy nằm ngang là như nhau . Tức là ta có : PE1 = PE2 (4.II.2 - 6) Dựa vào phương trình (4.II.2 - 6) và các phương trình cân bằng lực , phương trình cân bằng mô men với các trục toạ độ , ta có thế xác định được các tác dụng lên khung ủi như sau : = 0 ZA = (4.II.2 - 7) = 0PB1 = (4.II.2 - 8) = 0 PB2 = (4.II.2 - 9) = 0 PE1 = PE2 = (4.II.2 - 10) = 0 XA = Gk.Sinq1 - S.Cosq - (Xc1 - Xc2) + (PB1 - PB2).Cosq2 (4.II.2 - 11) = 0 YA = Yc = P3 (4.II.2 - 12) Trong đó : * Lực nâng lớn nhất của cơ cấu nâng có kể đến hệ số tải trọng động kđ = 1,5 Theo tính toán trên ta có : S = 146,7 KN * Gk : Trọng lượng khung ủi Gk = GTB - GB GTB = 24,2 KN - Trọng lượng thiết bị ủi GB = 12,1 KN - Trọng lượng bàn ủi (Theo tính toán ở trên) Gk = 24,2 - 12,1 = 12,1 KN * q1 : Góc nghiêng của khung ủi so với phương ngang Thường q1 = 100 150 (Trang 227 - 2) Ta chọn q1 = 120 * q : Góc nghiêng của lực nâng S so với phương ngang Thường q = 450 750 (Trang 227 - 2) Ta chọn q = 450 * m : Khoảng cách giữa điểm đặt của lực Gk đối với trục y’ , m = 1,1 m * a : Khoảng cách giữa điểm đặt của lực ZA đối với trục y’ , a = 1,5 m * c : Khoảng cách giữa điểm đặt của lực Zc1 đối với trục y’ , c = 0,5 m * c’ : Khoảng cách giữa điểm đặt của lực Zc2 đối với trục y’ , c’ = 1,6 m * lA : Khoảng cách giữa điểm đặt của lực YA đối với trục y lA = lk = 3,2 m * l1 : Khoảng cách giữa điểm đặt của lực S đối với trục y’ l1 = 1,1 m * q2 : Góc hợp bới thanh chống xiên và trục dọc khung ủi . q2 = 180 (Theo lý thuyết máy đồng dạng) Thay các giả trị vào các phương trình trên ta có : ZA = = 77,4 KN PB1 = = 144,5 KN PB2 = = 33,2 KN PE1 = PE2 = = 82,7KN XA=12,1.Sin120-146,7.cos450- (-9,8-233,4) +(114,5- 82,7).cos180 = 172,3 KN YA = 18,1 KN Để đơn giản hoá trong việc tính sức bền khung ủi ta có thế chuyển sơ đồ lực không gian trên về sơ đồ các lực tác dụng lên khung ủi trong với hình chiếu đứng và hình chiếu bằngnhư sau : Hình 4.II.2 - 4 : Sơ đồ lực tác dụng lên khung ủi vạn năng (theo hình chiếu) * Trong mặt phắng của khung ủi tại điểm D nằm trên tiết diễn d - d có các lực và mômen sau : XD , YD , MD . Chúng được xác định theo các công thức sau : XD = XA + S . Cosq - Gk . Sinq1 (4.II.2 - 13) YD = YA (4.II.2 - 14) MD = YA . d (4.II.2 - 15) Trong đó : d : Khoảng cách giữa khớp cầu A và D , d = 200 mm = 0,20 m Thay số vào ta có : XD = 172,3 + 146,7.cos450 - 12,1. sin120 = 273,5 KN YD = 18,1 KN MD = 18,1 . 0,2 = 3,62 KNm * Các phản lực tại khớp E1 , E2 trong mặt phắng của khung ủi , được xác định theo các công thức sau : XE1 = PE1 + PB1 . Cosq2 (4.II.2 - 16) XE2 = PE2 + PB2 . Cosq2 (4.II.2 - 17) Thay các số và