Đề tài: Tính toán thiết kế máy san có trọng lượng Gm =14 tấn, 9đ

SVTH : ĐÀO XUÂN THÀNH 1 LỚP:CGH XDGT K49
Lời nói đầu………………………………………………………… 4
Chương I. Giới thiệu tổng quan về máy san ………….. 5
1.1 Tình hình sử dụng máy xây dựng – xếp dỡ ở việt nam
những năm gần đây ………………………………........................... 5
1.2 Công tác làm đất ……………………………………………… 6
1.2.1 ý nghĩa của việc cơ khí hoá xây dựng …………………… 6
1.2.2 Lên khung kế hoạch làm đất …………………………… 7
1.2.3 Lựa chọn thiết bị làm đất ………………………………... 8
1.2.4 Hiệu quả của việc sử dụng thiết bị phổ thông
và tiêu chuẩn…………………………………………... 9
1.3 Giới thiệu về máy san ………………………………………… 10
1.3.1 Công dụng ………………………………………………. 10
1.3.2 Phân loại máy san………………………………………. 10
1.3.3 Cấu tạo chung của máy san…………………………….. 11
1.3.4 Cấu tạo một số bộ phận của máy san…………………... 13
1.3.5 Một số thao tác của máy san…………………………… 15
Chương 2. Tính toán thiết kế tổng thể máy san …… 18
2.1. Chọn máy cơ sở ……………………….……………………. ….18
2.2 Xác định các thông số cơ bản của máy san và bàn san……… 20
2.2.1 Xác định các thông số cơ bản của bàn san…………….…. 20
2.2.2 Xác định các thông số cơ bản của máy san………………. 23
2.3 Tổng trở lực cản của máy san khi san đất……………………….. 27
2.3.1 Lực cản cắt đất W1……………………………………… 27
2.3.2 Lực cản di chuyển khối đất lăn trước bàn san W2………... 28
2.3.3 Lực cản do đất cuộn lên phía trên bàn san tạo ra W3……. 28
2.3.4 Lực cản do đất trượt dọc bàn bàn san tạo ra W4……… 29
2.3.5 Lực cản di chuyển máy W5……………………………….29

2.4 Xác định công suất của máy san……………………………… 29
2.4.1 Xác định công suất của máy khi san đất………………….. 29
2.4.2 Xác định công suất của máy san
trong quá trình di chuyển…………………………….. 30
2.5 Năng suất máy san…………………………………………. 31
2.5.1 Khi cắt đất và vận chuyển đất, năng suất
thực tế của máy san được tính như sau……………………… 31
2.5.2 Khi san phẳng………………………………………… 32
Chương 3. Tính toán, thiết kế một số chi tiết
của máy san …………………………………………… 33
3.1 Tính toán các thông số cơ bản của máy san ………………… 33
3.2 Tính toán các lực tác dụng lên máy san…………………….. 35
3.3 Tính toán các lực tác dụng lên khung chính của máy san ….. 37
3.3.1 Vị trí thứ nhất…………………………………………. 37
3.3.2 Vị trí thứ hai………………………………………….. 43
3.4 Tính sức bền khung chính của máy san……………………. 50
3.4.1 Vị trí tính toán thứ nhất……………………………….. 50
3.4.2 Vị trí tính toán thứ hai……………………………….. 58
3.5 Xác định lực tác dụng lên khung treo bàn san ( khung kéo )… 64
3.6 Tính sức bền khung treo bàn san ( khung kéo )……………… 68
3.7 Tính sức bền bàn san………………………………………… 70
3.8 Ổn định ngang của máy san…………………………………. 74
3.8.1 Tính ổng định ngang của máy san khi làm việc………… 74
3.8.2 Tính ổng định ngang của máy san khi di chuyển………. 77
3.8.3 Xác định góc nghiêng ngang giới hạn của mặt đường
mà trên đó máy san đảm bảo độ ổn định khi di chuyển………….. 78
Chương 4. Tính toán hệ thống thủy lực máy san…… 79
4.1 Khái quát về hệ thống truyền động thủy lực……………….. 79

4.2 Tính toán xilanh thủy lực nâng hạ lưỡi san………………….. 79
4.3Tính tóan cơ cấu quay bàn san……………………………….. 82
4.4 Tính tóan cơ cấu nghiêng bánh xe dẫn hướng………………….. 84
4.5 Sơ đồ thủy lực của máy san…………………………………. 87
Chương 5. Quy trình công nghệ chế tạo
lưỡi cắt chính ……………………………….………… 88
5.1 Phân tíchtính năng sử dụng và điều kiện làm việc cả lưỡi cắt….. 88
5.2 Quy trình công nghệ gia công lưỡi cắt chính………………. 88
5.2.1 Chọn vật liệu…………………………………………. 88
5.2.2 Lựa chọnphương pháp chế tạo……………………….. 89
5.2.3 Quy trình chế tao…………………………………….. 91
Chương 6. Các quy định về an toàn
khi sử dụng máy san ………………………………… 98
6.1 Thông tin an toàn tổng quát………………………………... 98
6.2. Các lưu ý về an toàn……………………………………….. 99
6.3. An toàn trước khi khởi động………………………………. 103
6 .4. An toàn khi vận hành……………………………………… 105
6 .5. An toàn trong kiểm tra và sửa chữa………………………. 107
6 .6. An toàn cho ắc qui……………………………………….. 110
6 .7..Các vận hành bị cấm………………………………………
111
6 .8. Công tác an toàn cuối ca làm việc……………………….. 111
Tài liệu tham khảo……………………………………… 113
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Trong quá
trình phát triển đất nước thì việc xây dựng cơ sở hạ tầng có ý nghĩa hết sức quan

trọng. Gắn liền với nó là sự phát triển không ngừng của máy móc trang thiết bị,
trong đó máy xây dựng & xếp dỡ chiếm một vị thế rất quan trọng và không thể
thiếu trong trong các công trình trọng yếu của đất nước. Hiện nay số lượng máy
xây dựng & xếp dỡ đã và đang được nhập về nước ta ngày càng nhiều về cả số
lượng, chất lượng củng như chủng loại của nhiều nước trên thế giới.
Hiện nay số lượng và chủng loại máy làm đất ở nứoc ta là rất lớn, có rất
nhiều máy hiện đại, cho năng suất và hiệu quả làm việc cao. Tuy nhiên việc tìm
hiểu và nghiên cứu nó để bảo dưỡng, sữa chữa và đặc biệt là chế tạo gặp không ít
khó khăn.
Trong quá trình học tập em được bộ môn giao đề tài tốt nghiệp về máy san
với nội dung: “ Tính toán thiết kế máy san có trọng lượng Gm =14 tấn”.
Trong quá trình thực hiện đề tài này, được sự giúp đỡ tận tình của Thầy Lê
Toàn Thắng cùng các thầy cô trong bộ môn máy Máy Xây Dựng & Xếp Dỡ
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải và sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn
thành nhiệm vụ thiết kế được giao.
Trong quá trình thiết kế do thời gian và trình độ còn hạn chế, đồ án của em
khó tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo giúp đỡ của các
thầy cô trong bộ môn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô giáo trong
bộ môn máy xây dựng & xếp dỡ đã tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án
này.
Tp Hồ Chí Minh, Ngày 05 tháng 5 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Đào Xuân Thành
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH TRANG BỊ VÀ SỬ DỤNG MÁY SAN Ở
VIỆT NAM
1.1 Tình hình sử dụng máyxâydựng – xếp dỡ ở Việt Nam những năm gần đây
Những năm gần đây mức độ cơ giới hóa trong lĩnh vực thi công và xếp dỡ ở
nước ta ngày càng tăng. Tỷ lệ trang thiết bị cơ giới tính trên đầu người và khối
lượng khai thác có thể sánh ngang với nhiều nước trong khu vực với số lượng

40.000 chiếc và tổng công suất khoảng trên 2,5 triệu KW bao gồm 350 chủng loại
của nhiều nước sản xuất ( khoảng 24 nước ). Các loại máy móc, thiết bị này có thể
phân thành các nhóm sau:
- Máy làm đất 16,3%
- Máy thi công chuyên dùng 24,5%
- Máy vận chuyển ngang 31,6%
- Máy vận chuyển cao 7,8%
- Máy làm đá, ép khí 3,8%
- Máy thi công các việc khác 16,2%
Như vậy với thống kê trên thì máy làm đất chiếm tỷ lệ không nhỏ trong tổng
số thiết bị ( khoảng 6520 chiếc, đây là số liệu năm 1993 ). Máy làm đất đóng góp
một vai trò to lớn trong việc xây dựng các công trình lớn nhỏ trên cả nước và thực
tế khó có một công trình lớn nhỏ nào lại thiếu vắng được các máy làm đất. Tuy vậy
do việc đưa vào khai thác chưa đúng nên hiệu quả không cao ngoài ra có một số
máy móc đã cũ, hỏng hoặc lỗi thời do đó nhu cầu về sửa chữa, thay thế và thiết kế
các chi tiết để đảm bảo vận hành máy cũng đang đòi hỏi mức độ cao để phù hợp với
thực trạng của trang thiết bị.
Trong nhóm máy làm đất bao gồm các loại máy sau:
+ Máy đào: bao gồm các máy xúc thuận, nghịch, máy xúc gầu ngoạm, gầu
quăng (loại này hoạt động ở những nơi ngập nước hoặc các điểm khai thác cát sỏi
ven sông).
+ Máy ủi: gồm có máy ủi thường và máy ủi vạn năng.
+ Máy lu: gồm nhiều loại như: lu tỉnh, lu rung, bánh lốp (dùng cho mặt
đường...), lu chân cừu...
+ Máy cạp (máy xúc chuyển).
+ Máy san (tự hành, không tự hành)…

1.2 Công tác làm đất
1.2.1 Ý nghĩa của việc cơ khí hoá xây dựng
Hiện nay các máy móc thiết bị đã được sử dụng trong công tác xây dựng,
công việc và máy móc đã có một mối liên hệ rất chặt chẽ. ý nghĩa của việc cơ khí
hoá xây dựng được thể hiện trong các vấn đề sau:
(1) Để thực hiện công việc ngoài việc sử dụng sức người.
(2) Để giảm giá thành.
(3) Để giảm thời gian.
(4) Để đồng đều hoá được chất lượng công trình.
Như đề cập ở trên, trong công tác xây dựng lợi ích của việc cơ khí hoá là rất
lớn, nhưng mặt khác, sai sót trong việc điều khiển cũng gây ra những mất mát
đáng kể. Vì vậy các kỹ sư hiện trường cần phải có kiến thức, có kinh nghiệm và
phải có phương pháp điều khiển thiết bị phù hợp với hiện trường.
Lợi ích của việc cơ khí hoá là:
(1) Có thể có nhiều hoạt động với qui mô lớn.
(2) Giảm thời gian làm việc.
(3) Phát triển tính đồng đều.
(4) Tạo được đơn vị hoạt động lớn.
(5) Giảm sức lao động.
(6) Giảm lao động năng nhọc hoặc thất thoát công việc.
(7) An toàn trong vận hành được cải thiện.
Bất lợi của cơ khí hoá là:
(1) Cần vốn lớn để sở hữu thiết bị.
(2) Tăng công tác quản lý máy móc thiết bị.
(3) Có nhiều vấn đề đối với công tác đào tạo và giữ đúng công tác vận
hành.
(4) Phải cố gắng để giữ vững việc điều khiển cơ khí hoá.

Như vậy, cần phải lựa chọn và quản lý tốt các thiết bị để thực hiện thành
công công tác cơ khí hoá trong xây dựng.
1.2.2 Lênkhung kế hoạchlàm đất.
Nhìn chung, đầu tiên qui trình của kế hoạch làm đất được phác thảo toàn bộ
quá trình cho đến thời gian hoàn thành, và kết thúc bằng việc điều chỉnh kế hoạch,
phác thảo tuỳ theo điều kiện của một vài quá trình.
Đối với công tác làm đường, kế hoạch làm đất được thực hiện theo các qui
trình chung như sau:
(1) Nắm được đặc tính của công việc và điều kiện hiện trường theo các tài
liệu thiết kế và kết quả khảo sát hiện trường.
(2) Tính toán được khối lượng đất phân phối hợp lý dựa trên diện tích đào,
đắp và khối lượng công việc v.v
(3) Quyết định được khối lượng công tác hợp lý trên cơ sở tính toán đến
lượng đất phân phối và mối liên hệ với các kết cấu khác, công việc khác.
Kiểm tra mối liên hệ của từng quá trình công tác chính.
(4) Lựa chọn phương pháp thi công và thiết bị cho các qui trình thi công
chính.
Lập dự toán chi phí thi công và so sánh với các phương pháp thi công khác
khi lựa chọn phương pháp thi công.
(5) Tính toán khoảng thời gian của các giai đoạn thi công trong cả qúa trình
thi công, tiếp theo phải điều chỉnh một số giai đoạn thi công sao cho chúng nằm
đúng trong khoảng thời gian qui định và cuối cùng ta hoàn chỉnh cả quá trình thi
công.
(6) Thêm vào các quá trình thi công phụ và lập kế hoạch tổng thể.
(7) Xem sửa đổi và điều chỉnh các chi tiết của kế hoạch, xét tổng thể và
hoàn thành kế hoạch này
Lập biểu đồ lịch trình kế hoạch thi công để sử dụng cho công tác điều khiển
thi công.

1.2.3 Lựa chọn thiết bị làm đất
Công tác làm đất thường phải lựa chọn rất nhiều về Phương pháp thi công.
Điều đó có nghĩa là phải tính toán đến rất nhiều yếu tố như điều kiện đất, khu vực
thi công, khoảng cách vận chuyển, khối lượng thi công, điều kiện thời tiết khi thi
công v.v…. sau đó mới lựa chọn thiết bị làm đất.
Các loại công việc
Bảng 1.1
Dọn mặt bằng
Máy ủi, máy san, máy cào, máy xúc gầu
ngược
Đào đất Máy xúc gầu ngược, máy ủi có lắp xới,
máy phá đá
Chất tải Máy xúc bánh xích
Đào và chất tải Máy xúc bánh xích
Đào và vận chuyển Máy ủi, máy cạp, may san
Vận chuyển đất Máy ủi, xe tải, băng tải, may san
Đầm đất
Lu bánh lốp , lu bánh thép, lu rung, lu
đầm, máy đầm rung , máy đầm
Đào rãnh Máy xúc gầu nghịch , máy ủi
Thi công đường đá răm Máy san
1.2.4 Hiệu quả của việc sử dụng thiết bị phổ thông và tiêu chuẩn
Nhìn chung, các máy móc thiết bị có công suất lớn thì sẽ có chi phí thi công
thấp. Tuy nhiên lại không thường xuyên sử dụng hết khả năng của các máy móc
công suất lớn này.
Thi công mặt bằng
nghiêng
Máy xúc gầu ngược , máy san
Phá đá Máy khoan, búa đập đá

Ngoài ra phải có các chi phí lớn cho việc vận chuyển, tháo lắp chúng và
việc sửa chữa hoặc máy không làm việc cũng gây ra thất thoát lớn hơn. Vì vậy kết
quả sẽ là không kinh tế.
Những lý do trên cũng cần phải được tính toán khi chế tạo những thiết bị
đặc biệt.
Vì vậy nói chung các thiết bị thông thường hoặc tiêu chuẩn hầu hết đều
mang lại lợi ích cao hơn cả về mặt kinh tế và kỹ thuật.
Các lý do để sử dụng các thiết bị thông thường hoặc tiêu chuẩn là:
1. Có được chúng dễ hơn và nhanh hơn.
2. Có thể sử dụng chúng một cách hiệu quả không chỉ cho một công trình.
3. Các phụ tùng để sửa chữa và thay thế dễ mua và kinh tế.
4. Khi không sử dụng nữa chúng có thể dễ dàng được thanh lý với giá phải
chăng
1.3 Giới thiệu về máy san:
1.3.1 Công dụng:
Máy san được sử dụng rộng rãi và có hiệu quả trong việc san bằng và tạo
hình nền móng công trình như nền đường, sân bay, bến cảng…
Ngoài ra còn được sử dụng trong các công việc:
- Đào đắp nền đường thấp, ít dốc.
- Đào cỏ, xới đất (dùng bộ răng sới) hoặc ủi đất (bằng bộ lưỡi ủi).
- San ủi, trộn cấp phối, đá răm, sỏi, cát...
- Đào rãnh thoát nước, bạt ta luy...
Với máy san thì chức năng đào đất, ủi đất yếu hơn máy ủi và máy đào, do đó
đối tượng thi công chính của máy là đất loại I, II, III. Nhưng chủ yếu chỉ là đất loại
I và loại II. Cự ly san đất hiệu quả nhất phải lớn hơn 500m, còn khi ủi đất cự ly làm
việc của máy không nên vượt quá 30m.

1.3.2 Phânloại máy san:
Máy san được phân loại theo khả năng di chuyển gồm máy san không tự
hành và máy san tự hành.
+ Máy san không tự hành ngày nay không sử dụng.
+ Máy san tự hành có các thiết bị điều chỉnh bộ công tác bằng cơ khí hoặc
thủy lực và nó được sử dụng nhiều vì có tính cơ động cao (gần như ô tô) và nhất là
lưỡi san có những thao tác linh hoạt thích hợp với các điều kiện làm việc và theo ý
muốn của người điều khiển.
+ Trong máy san tự hành được phân loại theo công suất của động cơ và trọng
lượng của máy:
- Loại nhẹ có công suất động cơ khoảng 63 mã lực và có trọng lượng máy
khoảng 9 tấn.
- Loại trung bình tới 100 mã lực và nặng 13 tấn.
- Loại nặng có công suất 160 mã lực: 19 tấn.
- Loại rất nặng - trên 160 mã lực: 19 tấn.
Ngày nay loại máy san tự hành điều khiển bằng thủy lực rất phù hợp với các
công trình xây dựng, giao thông, thủy lợi... Loại máy này có những ưu điểm so với
loại truyền động cơ khí ở chỗ cho tính cơ động cao, điều khiển chính xác, linh hoạt,
kết cấu gọn, trọng lượng nhỏ, năng suất các điều kiện khác nhau hoàn toàn như
nhau. Một số máy san hiện đại đã được cải thiện trang bị hệ thống truyền động thủy
lực trong cơ cấu di chuyển, do vậy đã cải thiện được tính năng hoạt động của máy.
Ở những công trình có khối lượng san lớn với nhiều loại đất khác nhau nếu sử dụng
máy san gắn bộ răng xới thì hiệu quả sử dụng cao. Ngược lại để thích hợp với
những công trình có công tác thi công nền móng phức tạp, đa dạng như vừa đào
đắp, vừa san ủi... thì máy san lại lắp thêm bộ công tác ủi ở phía trước. Nói chung để
phù hợp với các loại công việc và điều kiện thi công nên có các trang thiết bị đồng
thời như: san, ủi, xới.

1.3.3 Cấutạo chung của máy san:
Hình dáng chung của máy san ( trong bản vẽ tổng thể ): Đầu máy và buồng
điều khển đặt ở phía sau. Máy được trang bị bộ di chuyển bánh hơi. Hai trục bánh
phía sau được nhận động lực từ động cơ thông qua bộ truyền động cơ khí hoặc thủy
lực trung gian, hai bánh trước làm nhiệm vụ dẫn hướng và thường được cấu tạo sao
cho có thể điều khiển được mặt phẳng bánh nghiêng góc khác H/2 so với mặt nền.
Nhờ vậy máy có thể làm việc ổn định ngay cả trên sườn dốc. Đầu máy phía sau và
hệ thống bánh phía trước được liên kết với nhau bằng khung chính, trên khung
chính gá các bộ công tác và bộ phận điều khiển nó. Bộ phận chính của thiết bị công
tác là lưỡi san, lưỡi san làm việc linh hoạt hơn lưỡi ủi. Từ buồng lái thông qua hệ
thống thủy lực để điều khiển các động tác sau:
- Nâng hạ lưỡi san
- Đưa lưỡi san sang hai bên của máy.
- Quay lưỡi để có góc san  ( góc chiều dọc so với trục máy ).
- Dúi lệch một đầu lưỡi san xuống nền ( bên phải hoặc trái ).
Sơ đồ cấu tạo của máy san:

Hình 1.1 sơ đồ cấu tạo tổng thể của máy san tự hành
1 – Hàng lưỡi xới ; 2 – Xi lanh kéo đẩy ; 3, 6 –Trục lái hướng ;
4– Khung đẩy ; 5 - Đôi xilanh nâng hạ lưỡi san ; 7 – Ca bin ; 8 - Đầu máy ; 9 –
Bánh chủ động ; 10,13 – Hộp giảm tốc ; 11 – Hộp Balance;
12 – Khớp nối ; 14 – Lưỡi san ; 15 – Mâm xoay ; 16 –Khung nghiêng hạ
lưỡi san ; 17 – Khớp cầu ; 18 – Bánh lốp trước( bánh dẫn hướng)

1.3.4 Cấutạo một số bộ phận của máy san:
a) Động cơ: Động cơ được đặt ở phía sau gồm có:
- Động cơ.
- Ly hợp.
- Hộp số.
- Hệ thống truyền động.
+ Tất cả các máy san đều sử dụng 4 bánh sau là chủ động còn hai bánh trước
dẫn hướng. Song ngày nay người ta đã chế tạo một số máy san có công suất truyền
tới 2 bánh trước.
b) Khung chính: Khung chính là bộ phận chịu đựng mọi sự kích thích như: sức oằn,
sức vặn và dùng để lắp ghép các chi tiết với nhau.
Có hai loại khung chính là loại làm bằng thép ống và loại làm bằng thép hộp,
tuy nhiên cả hai loại này đều làm việc tốt.
Khung chính thường là khung chính cứng nhưng hiện nay để tiện cho việc di
chuyển vào đường cong có bán kính nhỏ và thi công ở những địa hình phức tạp đòi
hỏi kỹ thuật cao, người ta đã chế tạo ra loại máy san có khung mềm để đáp ứng cho
mọi địa hình thi công và di chuyển máy.
Cấu tạo khung chính:
Hình 1.2 Cấu tạo khung chính

c) Khung kéo
- Khung kéo được lắp với khung chính bởi một khớp cầu và các khâu nối
tiếp.
- Khung kéo dùng để kéo mâm quay và lưỡi có hai loại khung kéo thường
gặp đó là:
+ Khung kéo hình chữ "Y" làm bằng thép hộp.
+ Loại khung kéo hình chữ "T" làm bằng thép ống.
Trong đó: loại chữ "Y" chắc chắn vì có 4 điểm lắp ghép với mâm quay còn
loại chữ "T" có lợi là quan sát lưỡi san rõ hơn.
d) Mâm quayvà lưỡi
Mâm quay làm khung di động cho lưỡi san, nhờ có nó mà lưỡi san đặt được
nhiều vị trí khác nhau và xoay tròn.
Lưỡi được cấu tạo gồm hai phần:
1) Bàn lưỡi.
2) Lưỡi cắt.
Lưỡi cắt được lắp với bàn lưỡi bằng bu lông đầu chìm, lưỡi cắt có thể chuyển
từ bên này sang bên kia và thay thế khi mòn.
- Lưỡi san được lắp với mâm quay bằng tấm tá để điều khiển chỉnh góc cắt.
Bộ công tác máy san:

Hình 1.3 Cấu tạo bộ công tác của máy san
1 – lưỡi san; 2 – Mâm quay; 3 – Khung kéo
1.3.5 Một số thao tác của máy san:
a) Quay lưỡi cắt để có góc trong mặt phẳng ngang các góc từ 900  1800.
b) Tạo lưỡi san có góc cắt  để cắt đất được sâu
321

c) Tạo lưỡi nghiêng một bên góc  để bạt ta luy
d) Máy san xới đất:

CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY SAN
TỰ HÀNH, TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC THEO MÁY MẪU
2.1. CHỌN MÁY CƠ SỞ LÀ MÁY CATERPILAR-120M
Máy san caterpilar-120M là do Mỹ chế tạo, loại bánh hơi, kiểu 1x2x3, tức là:
1 Trục lái.

2 Trục chủ động.
3 Tổng số trục
Có G =14093 Kg
Từ trọng lượng này ta có các thông số của máy dựa theo các công thức tính
toán.
Thông số chung
Trọng lượng hoạt động 14093 kg

Kích thước vận chuyển
Dài 9889 mm
Rộng 2481 mm
Cao 3278 mm
Động cơ
Mã hiệu Cat C 6.6 ACERT
Hãng sản xuất Caterpillar
Công suất bánh đà 103 kW
Tốc độ động cơ khi không tải 2000 Vòng/phút
Mô men xoắn lớn nhất 859 N.m
Số xi lanh 6
Đường kính xi lanh 105 mm
Hành trình pit tông 125 mm
Dung tích buồng đốt 6600 cm3
Hệ thống thuỷ lực
Kiểu bơm thuỷ lực Pít tông hướng trục thay đổi lưu lượng
Áp suất làm việc của hệ thống 24.1 Mpa
Lưu lượng 151 Lit/phút
Hệ thống truyền lực
Hộp số 8 số tiến, 6 số lùi
Bộ di chuyển
Tốc độ di chuyển tiến 44.5 km/h
Tốc độ di chuyển lùi 37.8 km/h
Khả năng leo dốc Độ
Kiểu lốp
Lưỡi san

2.2 Xác định các thông số cơ bản của máy san và bàn san:
2.2.1 Xác địnhcác thông số cơ bản của bàn san:
Chiều cao của bàn san H được xác định bằng phương pháp dựng hình dựa vào
diện tích tiết diện của phôi cắt F sau một lần san và góc chảy tự nhiên của đất
 , theo công thức:
H= tgF 
F là diện tích tiết diện của phôi cắt sau một lần san được xác định theo công
thức:
F = Pk/k
Trong đó:
Pk – Lực kéo tiếp tuyến của máy, được xác định theo điều kiện bám:
Pk = ( 0,7  0,73 )  Gb =( 0,7  0,73 )  KoG
Gb- trọng lượng bám của máy san
G- trọng lượng chung của máy san
 - Hệ số bám của bánh xe chủ động,  = 0,45
Ko- Hệ số phân bố trọng lượng bám trên các bánh xe chủ động, phụ thuộc
vào công thức trục bánh xe.
Với máy san có công thức trục là 1  2  3 thì Ko = 0,7
 Pk = ( 0,7  0,73 )  0,45  0,7  14093 =(3108  3241) kG
k- Hệ số cản đào và tích đất hay còn gọi là lực cản đào riêng, thường
Chiều dài 3668 mm
Chiều cao 610 mm
Chiều cao nâng lưỡi san lớn nhất 427 mm
Chiều sâu cắt đất lớn nhất 720 mm
Góc lệch lưỡi san lớn nhất 90 Độ
Khoảng lệch sang phải của lưỡi san 1905 mm
Khoảng lệch sang trái của lưỡi san 1742 mm

k=(20.000  24.000) kG/ 2
m , Chọn k = 24.000 kG/ 2
m
F=
24000
3241
=0,134 2
m
H= tg134,0 = 0,610 m = 610 mm
Với  = (65  75) o
Chiều dài của bàn san L, phụ thuộc vào chiều cao H và chiều sâu cắt h
sau một lần san. Quan hệ giữa 3 thông số này được biểu diễn bằng công thức kinh
nghiệm:
H = (0,6  0,68) hL 
Với h = 25  30 cm, Lấy h = 25 cm
L = 3219  4134 mm
Chọn L =3668 mm
Lưỡi san hợp lý có dạng cong đều có bán kính R.
sin2
H
R 
Trong đó:
H: Chiều cao lưỡi san
 - Góc cắt đất của dao cắt, phụ thuộc tính chất công việc
Bảng giá trị góc cắt của dao cắt phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất
o
0 10  15 20 25 30 40
o
 50  55 40  45 35  40 30  35 25
Góc cắt hợp lý nhất của dao cắt đất trong máy san thường là  = (35  40)0
Chọn  = 400
5,474
sin2
610
40
0
R

Lấy R = 475 mm
Dạng hình học lưỡi san
Hình 2.1 Sơ đồ biểu diễn các thông số cơ bản của bàn san
2.2.2 Xác định các thông số cơ bản của máy san:
a) Xác định các kích thước cơ bản của máy san:
H
0 R
3668
610

Hình 2.2 Sơ đồ biểu diễn các kích thước cơ bản của máy san
Khoảng cách Lo’ giữa trục bánh xe trước và đường tâm balăng cân
bằng của các bánh xe chủ động ở máy san ba trục phải đảm bao sao cho bàn san có
thể quay toàn vòng trong mặt phẳng ngang. Để thỏa mãn điều đó, khoảng cách nhỏ
nhất Lo min giữa trục của bánh xe trước và trục các bánh xe sau được xác định theo
công thức:
Lo min = D +  22
0
2
BL
D - đường kính bánh xe, D = 1000 mm
L – Chiều dài bàn san L = 3668 mm
- Khe hở nhỏ nhất giữ bàn san và các bánh xe khi bàn san quay toàn vòng
trong mặt phẳng ngang, thường  =50  60 mm, Lấy =60 mm
Bo – Khoảng cách giữa hai bánh xe, Bo = 2115 mm
Lo min =1000+ 60221153668 22

Lo min = 4117 mm
Khoảng cách Lo’ giữa trục bánh xe trước và đường tâm balăng cân
bằng của các bánh xe chủ động ở máy san ba trục sẽ là:
Lo’ = Lo+D/2+ ’/2 = 4647 mm
L
,
l0
Lo
Lo
,
Bo
d
D

Lấy Lo’ = 5915 mm
Khoảng cách giữa tâm của 2 bánh xe (bên phải và bên trái) Bo phải
thỏa mãn:
Bo > 1l +d
1l - Chiều rộng của vết đào ứng với góc quay nhỏ nhất của bàn san trong mặt
phẳng ngang( min =
o
30 )
1l = Lsin = 3668sin30=1834 mm
Với  là góc nghiêng của bàn san so với trục dọc của máy( góc quay của bàn san
trong mặt phẳng ngang ).
b) Xác định các thông số động học của máy san
Với máy san có công thức trục là 1  2  3 đang được sử dụng phổ biến
nhất hiện nay thì các thông số động học cơ bản của nó có thể được xác định
như sau:
Trọng lượng chung của máy san là G = 14093 Kg
Trong lượng phân bốtrên trục trước của máy san là:
G1 = (0,3  0,35)G
=(4228 ÷4933) Kg
Lấy G1 = 4228Kg
Trọng lượng phân bốtrên trục sau của máy là G2
G2 = (0,77  1,23)(500 + 58N), Kg
G2 = (0,77  1,23)(500 + 58.140)
=( 6637÷10602) Kg
Lấy G2 = 9865 Kg
Phản lực của đất P2 theo phương thẳng đứng tác dụng lên dao cắt
P2 = (0,7  1,3).50N, daN
Trong đó N là công suất của máy cơ sở, mã lực
Ta có: N = 103 kW = 140 mã lực( 1kW=1,36 mã lực)

P2 =(4900  9100) daN= (49  91) kN
Ngoài các thông số trên còn có một thông số rất quan trọng, quyết định
khả năng di chuyển của máy san trong khi làm việc và có ảnh hưởng đến sự chuyển
động ổn định củng như năng suất của máy. Đó là trọng lượng bám của máy Gb
Trọng lượng bám của máy san ở trạng thái không làm việc và trong lượng
chung của máy có mối quan hệ sau:
Gb = Ko.G.cos 
 - Góc nghiêng so với phương ngang của nặt đất nơi máy san đang làm
việc hoặc di chuyển không tải, thường  = (10  15 )độ
Gb = 0,7.14093.cos = 9865 kG
Hình 2.3 Sơ đồ xác định tải trọng tác dụng lên các trục của máy san 1  2  3
Bảng công thức xác định tải trọng phân bố trên trục các bánh xe của máy san
Công thức
trục máy
san
Tải trọng trên các trục
khi có P2
Trọng lượng
bám khi không
có P2
Trọng lượng bám khi
có P2
G
G1
G2
P2
L'0

1  2  3 0
122
2
..
l
lPlG
G


221 PGGG  0
2.
l
lG
Gb 
0
122 ..
l
lPlG
Gb


1  1  2 0
122
2
..
l
lPlG
G


221 PGGG  0
2.
l
lG
Gb 
0
122 ..
l
lPlG
Gb


1  3  3 0
122
2
..
l
lPlG
G


221 PGGG 
GGb  2PGGb 
2  2  2 0
122
2
..
l
lPlG
G


221 PGGG 
GGb  2PGGb 
Xác định số lần san tối ưu n:
n =
GK
mFk
P
mFk
bam 0

Trong đó :
m- Hệ số tính đến sự không đồng đều của tiết diện phôi cắt qua những lần
san và sự giảm trọng lượng bám do phản lực tác dụng lên dao cắt, thường m=1,25 -
1,50
F- Diện tích tiết diên ngang của phôi cắt trong một lần san
F= 0,134 m2=1340 cm2
k- Hệ số lực cản đào tính toán, thường k= (20- 24) N/cm2
Ko- Hệ số phân bố trọng lượng bám, Ko= 0,7
 - Hệ số bám của các bánh xe chủ động với mặt đất,
 = 0,45- 0,55
G- Trọng lượng của máy san, N
2.3 Tổng trở lực cản của máy san khi sanđất:

Khi san đất, máy san muốn di chuyển được thì phải thỏa mãn điều kiện cần
và đủ là:
bamk PPW 
Trong đó:
W - Tổng các lực cản tác dụng lên máy san khi san đất;
kP - Lực kéo tiếp tuyến của máy san khi san đất;
bamP - Lực bám của các bánh xe chủ động với mặt đất;
Ta đi xác định các lực cản tác dụng lên máy khi san đất:
2.3.1 Lựccản cắt đất W1:
W1 = k . L. h
Trong đó:
k – Lực cản cắt riêng, phụ thuộc vào cấp đất.
Với đất cấp I thì k= 70 kN/m2, với đất cấp II thi k= 110 kN/m2
L- Chiều dài bàn san, L= 3668 mm = 3,668 m
h- Chiều sâu cắt, h= 25 cm = 0,25 m
W1 =110 . 3,668 . 0,25 = 101 kN
2.3.2 Lựccản di chuyển khối đấtlăn trước bàn san W2
W2 = V. . )()( 22 iGi d  
V- Thể tích khối đất lăn trước bàn san, được xác định theo công thức:
V= K1
tg
HL
2
. 2
L, H- Chiều dài và chiều cao bàn san, m
 - Góc chảy tự nhiên của đất ở trước bàn san,
thường  =(30-45)
0
K1- Hệ số kể đến độ cao thực tế của khối đất trước bàn san,
thường lấy K1= 0,5- 0,6 , Chọn K1 = 0,5

V= 0,5. 0
2
30.2
610,0.668,3
tg
= 0,59 m3
 - trọng lượng riêng của đất ở trạng thái tơi,
 = 15 kN/m3
2 - Hệ số ma sát giữa đất và đất, với đất ướt 2 =0,3- 0,5; với đất khô
2 = 0,6- 0,7; Lấy 2 = 0,6
i - Độ dốc của mặt nền nơi máy san làm việc, i= tg120
W2 =0,59. 15. (0,6 + 0,21) = 7,17 kN
2.3.3 Lựccản do đất cuộn lên phía trên bàn san tạo ra W3
Khi đất cuộn lên phía trên bàn san, sẽ tạo ra lực ma sát giữa đất và bàn san.
Đó chính là lực cản W3, được xác định theo công thức:
W3 = 1 Gd cos 2
Trong đó:
Gd – Trọng lượng của khối đất trước bàn san;
1 - Hệ số ma sát giữa đất và thép, 1 = 0,45
 - Góc cắt của dao cắt,  = 40 0
W3 =0,45. 0,59. 15. cos40 0
=3,05kN
2.3.4 Lựccản do đất trượt dọc bàn bàn san tạo ra W4
Khi máy san làm việc, do bàn san quay trong mặt phẳng ngang và đặt
nghiêng một góc  so với phương di chuyển của máy nên đất sẽ trượt dọc bàn
san. Việc đó sẽ tạo ra lực ma sát giữa đất và bàn san, được tính theo công thức:
W4 = 1 2 Gd
W4 =0,45. 0,6. 0,59. 15 = 2,38 kN
2.3.5 Lựccản di chuyển máy W5
W5 = G(f  i)
G – Trọng lượng toàn bộ của máy

f- hệ số cản lăn của các bánh xe, f = 0,08
i – Độ dốc của nền đất nơi máy đang làm việc, i = tg120 =0,21
W5 =14093. 0,08. 0,21 = 236,7 kG = 2,367 kN
Chiếu các lực W1, W2, W3 và W4 lên phương di chuyển của máy sẽ
nhận được các lực cản chống lại sự di chuyển của máy khi làm việc:
W (W1+ W2+ W3)Sin + W4Cos  + W5
Với  là góc giữa bàn san và phương di chuyển của máy (góc quay của
bàn san trong mặt phẳng ngang), góc quay tối ưu của bàn san là (30-45) 0
W (101+7,17+3,05)Sin30 0
+2,38Cos30 0
+ 2,367
W 60,03 kN
2.4 Xác định công suất của máy san:
2.4.1 Xácđịnhcông suất của máykhi san đất:
Ns =
 )1(1000
.

vPk
, KW
Trong đó:
Pk – Lực kéo tiếp tuyến, Pk = W 60,03 kN = 60030 N
v - Vận tốc di chuyển của máy khi san đất, thường v = 1,0  1,5 m/s
 - Hệ số trượt trơn của cơ cấu di chuyển khi san đất,
thường  =(18  20)%
 - Hiệu suất truyền động của máy san, thường  =0,8- 0,9
Nđc = 
 85,0)2,01(1000
0,1.60030
88,27 KW
2.4.2 Xácđịnhcông suất của máysan trong quá trình di chuyển
- Công suất của máy trong quá trình di chuyển:


.270
..' fG
N đc 

Trong đó:  = 40,5 km/h
f = 0,04
85,0.270
5,40.04,0.14093'
đcN = 99,48 mã lực = 72,66 [kW]
N’
đc = 72,66 [kW]
Ta có : 103>88,27> 72,66 mã lực
Vậy chọn động cơ diezel có công suất 140 mã lực( 103KW ) có các thông
số kỹ thuật sau:
Động cơ
Mã hiệu Cat C 6.6 ACERT
Hãng sản xuất Caterpillar
Công suất bánh đà 103 kW
Tốc độ động cơ khi không tải 2000 Vòng/phút
Mômen xoắn lớn nhất 859 N.m
2.5 Năng suất máy san:
Năng suất của máy san được tính theo hai trường hợp:
- Cắt đất và vận chuyển đất.
- San đất.
2.5.1 Khi cắt đấtvà vận chuyển đất
Năng suất thực tế của máy san được tính như sau:
x
t
T
k.T
k.V.3600
Q  m3/h
Trong đó:
V - Thể tích hình học của đất tích trước lưỡi san tính cho một hành
trình công tác, m3.

V = L . h2 / 2 . Kd
Kd - Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ dốc địa hình.
Góc lên dốc từ 50  100  Kd = 0,67  0,5
Chọn Kd = 0,67
Góc xuống dốc từ 50  100  Kd = 1,33  1,94
Chọn Kd = 1,68
kt - Hệ số sử dụng máy theo thời gian:
kt = 0,8  0,95
Chọn kt = 0,9
kx - Hệ số xới của đất.
kx = 1,1  1,4
Chọn kx = 1,3
T - Thời gian 1 chu kỳ công tác (giây)
T = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6 + t7
t1 - Thời gian cắt và chuyển đất.
t2 - Thời gian đi trở về
t3, t4 - Thời gian nâng hạ lưỡi san  1  2s
t5, t6 - Thời gian ở cuối hành trình công tác
t7 - Thời gian thay đổisố, t7 = 4  5s.
3,2,1
3,2,1
3,2,1
V
l
t  [s]
Trong đó:
l1,2,3 - Quãng đường máy san đào, vận chuyển đất và quay về [m].
V1,2,3 - Vận tốc tương ứng [m/s]
2.5.2 Khi san phẳng
 










tg
l
n
k.bsinl.l.3600
Q t
sp (m3/h)

Trong đó:
l - Chiều dài quãng đường san [m].
b - Chiều rộng phần trùng lặp giữa hai lần san.
b = 0,5m
n - Số lần máy san đi lại một chỗ khi san.
n = 1 hoặc 2.
 - Tốc độ di chuyển máy khi làm việc
 = 0,8  1 m/h
tg - Thời gian quay máy [s]
Chương III
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA MÁY SAN
3.1 Tính toán các thông số cơ bản của máy san
Máy san caterpilar-120M là do Mỹ chế tạo, loại bánh hơi, kiểu 1x2x3, tức là:
1 trục lái.
2 trục chủ động.
3tổng số trục của máy.
+ Trọng lượng máy: G = 14093 kg
+ Chiều dài: 9889 mm

+ Chiều rộng: 2481 mm
+ Chiều cao: 3278 mm
+ Vận tốc di chuyển:
- Tiến: 40,5 km/h
- Lùi: 37,8 km/h
+ Công suất động cơ: 103 KW
+ Kích thước lưỡi san:
- Rộng: 3668 mm
- Cao: 610 mm
Ngoài ra máy san caterpilar-120M còn có các thông số sau:
+ Trọng lượng bám:
Gb = 9865 kG
+Lực kéo lớn nhất ở bánh chủ động của máy san caterpilar-120M
PK = b . Gb hoặc PK = Kb . b . G
Trong đó: b: Hệ số bám: b = 0,45  0,55
Vậy PK = 0,45 . 9865 = 4439,25 kG = 44,3925 KN
Mặt khác: PK = K1 . F
K1: Hệ số cản cắt
F: Diện tích lát cắt( tiết diện vỏ bào tối đa)
hay:
1
K
K
P
F 
K1 = 20.000  24.000 KG/m2
Vậy
2
2
134,0
/240
39,44
m
mKN
KN
F 
Sơ đồ các lực tác dụng lên máy san

Hình3.1 Sơ đồ các lực tác dụng lên máy san
3.2 Tính toán các lực tác dụng lên máy san
Khi làm việc, máy san chịu tác dụng của các lực sau:
Trọng lượng máy san G; Lực vòng trên bánh chủ động PK; Phản lực đất tác
dụng lên bánh xe R1, R2; Lực cản lăn( di chuyển ) F1, F2; Lực phản bên S1, S2 có
phương dọc trục bánh xe và lực cản đào 0201 PPP 

.
Để xác định các lực trên, ta giả sử:
Trọng lượng máy G đặt tại trọng tâm có tọa độ XG
XG = l2 = 0,7L0 Với L0 là chiều dài giữa hai trục bánh trứoc và bánh sau của
P01
P02P
F1
R1
Pk F2
Mc2
Mk
F2Pk
Mk
Mc2Mc1
R2
R3
G
Z
L
Y
F1/2
F1/2 F2/2 F2/2
F2/2F2/2
P
x
S1
S2 S2
R1R2
a
Mc
Mk
Pk
F2
T

máy san caterpilar-120M (hình vẽ)
L0 = lo = 5915 mm = 5,915 m
 l2 = 0,7 x 5,915 = 4,14 m
ZG = H = (r + 0,5)m
r: Bán kính bánh xe, r = 0,5 m
H = 1 m
- Hệ số cản lăn của các bánh như nhau f = 0,07 - 0,1.
- Phản lực của đất tác dụng lên bánh xe R1, R2 được đưa về giao điểm của
mặt phẳng ngang và mặt phẳng đứng đi qua tâm bánh xe.
Lúc này xuất hiện MC = MC1 + 2MC2 = (R1 + 2R2)a
Với a = f . r = 0,08 . 500 = 40 mm
Trong thực tế MC nhỏ nên coinhư MC = 0.
Vậy ta có sơ đồ lực tác dụng lên máy san
a: độ dịch chuyển điểm đặt của nền, a = 40 mm = 0,04 m
PK: F1, F2 nằm trên một mặt phẳng.
Đặt R2' = 2R2; S2' = 2S2; F1 = R1 . t; F2 = R2 . t; F2' = R2' . t
Ta có: Chọn  = 400;  = 450
Ta có thể lập đượn các phương trình lực và mô men sau:
x = F1 + 2F2 + Psin x sin – 2PK = 0
y = S1 – S2' – Psincos= 0
z = R1 + R2' – G – Pcos = 0
My = 0cos
2
cos
2
1
3
0
'
22 











 CM
L
lP
l
LlRGl 
Mz = 0cos
2
sin
2
1
3
0
'
2 











  l
L
P
l
lS
Giải phối hợp các phương trình này ta có:
KN
f
GfP
P K
28,64
707,0.642,0766,0.08,0
93,140.08,039,44
cossincos
.









 
 
 
 511,1915,5.2
642,0707,0.511,2.2668,328,64
2
sincos2
30
1
2






ll
lLP
S

=0,36 KN
Với l1= 2,511 m; l2=4,14 m; lo= 5,915 m; l3=1,511 m
   
30
310
1
2
sin2coscos2sin
ll
llPlLP
S




   
511,1915,5.2
642,0.511,1511,2.2707,0.28,64707,0.915,5.2668,3642,0.28,64



= 23,41KN
 
al
LlPG
R
l
l



2
cos2cos2
3
0
12
2

 
04,0
2
511,1
915,5
45cos668,3511,2.240cos28,64.214,4.93,140



R2= 52,37 KN
R1 = G - Pcos – R2
R1 = 140,93 -64,28 . 0,766 – 52,37 = 39,32 KN
3.3 Tính toán các lực tác dụng lên khung chính của máy san
Khung chính của máy san được dùng để đỡ hầu hết các bộ phận chủ yếu của
máy. Do đó khung chính chịu tải trọng rất lớn do trọnh lượng của máy và các phản
lực của mặt đất khi máy làm việc gây nên.
Khung chính thường gồm 2 phần: phần trước dùng để treo thiết bị làm việc
và các xi lanh thủy lực điều khiển bàn san. Phần sau để đặt cabin, động cơ chính
của máy, li hợp, hộp số và các cơ cấu điều khiển thiết bị làm việc như bơm dầu,
thùng chứa dầu và hệ thống van phân phối dầu đến các xi lanh công tác.
Khung chính của máy chịu tất cả các lực tác dụng vào máy và nó chịu xoắn,
vặn, oằn, do đó ta tính toán khung chính tại hai vị trí mà máy chịu lực lớn nhất.

Phần trước và sau của khung chính được liên kêt với nhau bằng hàn (với các
máy san loại nhẹ) hoặc bằng khớp xoay (với các máy san loại trung bình và nặng)
Để xác định lực tác dụng lên khung chính của máy san cần khảo sát hai vị trí
làm việc cơ bản của máy:
Vị trí thứ nhất: Máy san chịu tác dụng của các lực cơ bản trong điều
kiện làm việc bình thường. Tải trọng tác dụng lên máy san là tải trọng thường
xuyên (trong đó có kể cả lực quán tính).
Vị trí thứ hai: Máy san chịu tải trọng ngẫu nhiên (tải trọng động) do dao
cắt của bàn san gặp chướng ngại vật gây nên trong khi máy làm việc.
3.3.1 Vị trí thứ nhất:
Sơ đồ tính toán như hình 3.3 với các điều kiện tính toán như sau:
Bàn san cắt đất bằng dao cạnh tại mép ngoài cùng của dao và chịu tác dụng
tải trọng lớn nhất ở cuối quá trình cắt, khi đó các bánh xe phía trước bị nâng lên
khỏi mặt đất và được tựa tại mép rãnh đào, các bánh sau bị quay trơn tại chỗ. Máy
san bị nghiêng một góc so với phương ngang  = 12 - 160
Sơ đồ lực tác dụng vào máy ở vị trí thứ nhất

hình 3.3 sơ đồ lực tác dụng lên máy san
(ở vị trí tính toán thứ nhất)
Các phản lực tác dụng lên máy san tại các điểm sau (Như trên hình 3.3)
Tại điểm O – mép ngoài của dao cắt có phản lực đất Rx, Ry và Rz.
Tại điểm O2 và O1 Hình chiếu của trục tâm balăng cân bằng (Bộ phận treo
G
X
RzZ1 Z2
O1
l2
G2
Z
Pj
H
X1
X2
G1
l
y1
O1
O2
y1
y
b
Rx
X2
Pj
PjPj
X1
Lo
Ry
G
z
Y2
Y
Z2
Z1
Y1
H

cân bằng của cầu chủ động) xuống bề mặt đất, có các lực tác dụng: Z1 và Z2 theo
phương thẳng đứng. Các lực X1, X2, Y1, Y2 trong mặt phẳng nằm ngang.
Tại điểm O3 - Điểm tiếp xúc giữa bánh xe trước và mép đào có phản lực
ngang Y3
Xác định các ngoạilực:
Trọng lượng máy san G và lực quán tính Pj. Hai lực này được đặt tại trọng
tâm của máy san.
Tọa độ trọng tâm của máy được xác định bởi các khoảng cách sau:
l2 = (0,25  0,3)Lo
l2 = (0,25  0,3). 5,915 = 1,55  1,86 m
Lấy l2 = 1,774m
H = rc + 0,5 = 1 m
Lo – Khoảng cách từ trục trước đến trục tâm balăng cân bằng ( với máy san 3
trục)
rc – Bán kính tĩnh của bánh xe, m
Vì máy san làm việc trên mặt nền nghiêng một góc  = 12 - 160 so với
phương ngang nên trọng lượng G của nó được phân thành 2 thành phần:
Gcos -Có phương vuông góc với bề mặt tựa của máy
Gsin - Có phương song songvới bề mặt tựa của máy.
Lực quán tính Pj xuất hiện khi máy san chuyển động có gia tốc. Lực Pj có
điểm đặt tại trọng tâm của máy và có trị số là:
Pj = (kđ - 1) max G2
Hay: Pj = (kđ - 1) max koG
Trong đó:
max - Hệ số bám lớn nhất, thường max = 0,7 – 0,85 . Lấy max = 0,8
G2 – Trọng lượng máy san phân ra các cầu chủ động hay còn gọi là trọng
lượng bám của máy san, G2 = 9865 Kg

kđ = 1,15 – 1,2: Hệ số tải trọng động ở vị trí tính toán thứ nhất.
ko – Hệ số phân bố trọng lượng bám, phụ thuộc vào công thức trục của máy
san
Pj =(1,2 – 1).0,8.9865 = 1578 kG = 15,78 kN
Xác định các phản lực:
Các phản lực tác dụng lên máy san ở vị trí thứ nhất được xác định từ các
phương trình cân bằng mô men và hình chiếu của lực xuống các trục tọa độ trên
hình 3.1
 oM01 G 0sincos
2
2  bzGH
b

 oY 0sin321  GRYYY y
 oZ oRZZG z  12cos
 oX 021  xRXXPj
Mặt khác các lực X1, X2, Y1, Y2 còn được xác định bằng các công thức sau:
X1 = Z1 max
X2 = Z2 max
Y1 = Y2 = 0,5G2sin 
Thay các phương trình dưới vào các phương trình trên ta sẽ tìm được:
Rz =  Hkkl
l
G
d max02 )1(cos  
  KNkGRz 566,536,53561.8,0.7,0)12,1(12cos774,1
86,4
14093 0

Với l=4,86m
)sincos
2
1
(2 
b
H
GZ 

kNkGZ 99,540,5499)12sin
115,2
1
12cos
2
1
(14093 00
2 
zRZGZ  21 cos
kNkGZ 294,294,29296,53560,549912cos14093 0
1 
X1 = Z1 max
X1 = 2929,4 . 0,8 = 2343,5 kG = 23,435 kN
X2 = Z2 max
X2 = 5499,0 . 0,8 = 4399,2 kG = 43,992 kN
Y1 = Y2 = sin
2
1
2G
Y1 = Y2 = kNkG 2552,1052,102512sin.9865
2
1 0

Y3 =
lL
llG
b
PbXlY j


0
221 )(sin
2
.2 
kNkG
Y
767,287,2876
774,1915,5
)774,186,4(12sin14093
2
115,2
.1578115,2.7,440586,4.52,1025.2
3




Ry = Y1+ Y2+ Y3- Gsin 
Ry =1025,52+ 1025,52 + 2776,6– 14093 sin120 = 1997,6kG = 19,976 kN
Rx = X1+ X2 +Pj
Rx = 2343,5 + 4399,2 +1578 = 8320,8 kG = 83,208 kN
Để tính toán sức bền khung chính của máy san vị trí thứ nhất, ta xem khung
này như một dầm liên tục, đầu sau gối lên hai điểm nằm trên trục balăng cân bằng
của cầu chủ động phía sau, đầu trước của khung chính gối lên khớp cầu vạn năng,
được đặt ở cầu bị động phía trước. Khớp đó được kí hiệu là điểm O4 ( được mô tả

trên hình 3.2)
Hình3.4 sơ đồ xác định phản lực tại khớp liên kết giữa khung chính
của máy san và cầu trước
Điểm O4 cùng nằm trong mặt phẳng ngang với khung treo bàn san (hình
3.4). Phản lực tại khớp O4 được xác định từ các phưong trình cân bằng mô men
với điểm O3 theo các phương của trục y và z
Theo phương của trục y: 003 M
Suy ra:
n
mRcR
Z zx ..
4


m = Lsin30 = 3,668sin30 = 1,834 m
c = 572 mm = 0,572m
n = l = 2511 mm = 2,511m
kNZ 16,20
511,2
834,1.566,53572,0.208,83
4 


Theo phương của trục z: 003 M
Suy ra:
n
mRbR
Y yx ..
4


Z
y
X
Z4
Y4
X4O4
Rz
Ry
Rx
Rp
O3
m
n
b
c

b= m
L
917,030sin
2
0

m
L
m 588,130cos
2
0

kNY 4,45
511,2
588,1.976,19917,0.208,83
4 


0X
Suy ra: X4 = Rx = 83,208 kN
Các phản lực Z4 và X4 gây ra mô men uốn khung chính trong mặt phẳng thẳng
đứng, còpn phản lực Y4 gây ra mô men uốn khung trong mặt phẳng nằm ngang.
Phản lực X4 còn gây ra lực kéo khung. Phản lực Ry, Rz gây ra mô men xoắn
khung.
3.3.2 Vị trí thứ hai:
Ở vị trí này, trên máy san có tải trọng ngẫu nhiên (tải trọng động) tác dụng do
dao cắt của bàn san gặp chướng ngại vật trong quá trình cắt đất. Trị số của tải trọng
động phụ thuộc cơ bản vào khối lượng của máy san, khối lượng của chướng ngại
vật, củng như tốc độ làm việc lớn nhất của máy san tại thời điểm dao cắt của bàn
san va chạm vào chướng ngại vật.
Để xác định tải trọng động tác dụng lên máy san, ta sơ đồ hóa máy san như một
sơ đồ cứng và khối lượng đặt tại trọng tâm của nó (hình 3.3). Tại điểm O (điểm
tiếp xúc giữa mép dao cắt của bàn san và chướng ngại vật) sẽ có độ cứng kết cấu
thép của máy san là nhỏ nhất. Kết cấu thép của máy san được quy kết dưới dạng lò
xo có độ cứng C1. Các bánh xe của máy được quy ước dưới dạng lò xo có độ cứng
C2, cònở trục chủ động phía sau là 2C2.

Hình 3.5 Sơ đồ xác định tải trọng động tác dụng lên máy san
Để xác định độ cứng tổng hợp theo phương trục x (trục nằm ngang), ta chuyển
điểm đặt tải trọng động Pj do bàn san va chạm vào chưóng ngại vật gây ra, về trục
nằm ngang đi qua trọng tâm của máy. Dưới tác dụngPj, trọng tâm của máy dịch
chuyển từ vị trí A1 sang vị trí A2 (xem hình 3.5) với một khóảng cách là x, đồng
thời dưới tác dụng của tải trọng động Pj, khung chính của máy san củng bị quay
lệch đi một góc  do biến dạng của các lốp bánh xe.
Khoảng dịch chuyển của trọng tâm của máy dưới tác dụng của lực Pj được xác
định theo công thức:
21 xxx 
Trong đó:
1x - Độ dịch chuyển do biến dạng của kết cấu thép máy san:
1x = Pj/C1
C1 - Độ cứng kết cấu thép máy san, phụ thuốc vào trọng lượng bám Gb
Với 1C được chọntheo bảng sau:
bG (tấn) 6 7 8 9 10 11 12
1C
(N/mm)
1200 1400 1500 1600 1700 1800 1900
2x - Độ dịch chuyển do biến dạng lốp bánh xe được xác định theo công
l1
Lo
PjPj A1
G
A2
V
C2
C1
2C2
PjPj
G
?
X
X1 X2
X
O

thức:
2x = H. 
H- Độ cao của trọng tâm máy so với mặt đất
 - Góc quay của khung chính, được tính bằng rad
Góc quay của khung chính dưới tác dụng của lực Pj được xác định theo
công thức sau:
 =
1l

rad
Trong đó:
 Là biến dạng của lốp bánh xe trước
20CL
HPl

Thay  vào công thức trên ta có:
210 ClL
HPj

Một cách gần đúng có thể coi Lo = 3l1/2 hay l1 =2L0 /3= 2 . 5,915/3 =3,94 m
Vậy ta sẽ có:
2
2
01
5,1
CL
HP
l
j



Cuối cùng ta xác định được khoảng dịch chuyển của trọng tâm máy do biến dạng
của lốp bánh xe dưới tác dụng của tải trọng động Pj:
2
2
0
2
2
5,1
CL
PH
x
j

Độ cứng tổng hợp được xác định theo công thức:
2
2
0
2
1
1
.
5,11
1
CL
H
C
C


2C Độ cứng tổng cộng của hai bánh xe trước: bCC 22  = 2,5 N/mm

bC Độ cứng của một bánh xe máy san, Chọn theo bản sau:
Kí hiệu lốp Tải trọng trên
lốp, kN
áp suất trong lốp bánh xe(daN/cm2)
2,5 1,9 1,3 0,7
1600-24 25 – 35 4500 3750 3000 2500
1200 – 20 25 – 35 5950 5750 4250 4250
Vậy:
)/(5,56
5,2
1
.
5915
1000.5,1
1700
1
1
2
2
mmNC 


Độ cứng của bốn bánh xe chủ động phía sau là:
mmNCCC bs /524 2 
Tải trọng động tác dụng lên máy san khi bàn san gặp chướng ngại vật được xác
định theo công thức:
GCvPj .
Trong đó:
v- Tốc độ di chuyển của máy san khi làm việc tại thời điểm dao cắt của bàn
san gặp chướng ngại vật, v = 1 m/s
G- Khối lượng chung của máy san,
)(233,89)(8923301409356500.1 kNNPj 
Giá trị lớn nhất của tải trọng động thường đạt được khi máy san thực hiện công
việc san đất và dao cắt gặp chướng ngại vật, các bánh xe chủ động bị quay trơn
Hình 3.4 mô tả bàn san làm việc ở bên cạnh máy và bàn san gặp chướng ngại
vật tại mép ngoài của dao cắt
Sơ đồ lực tác dụng lên máy san trong trường hợp này như sau:

Hình3.6 Sơ đồ lực tác dụng lên máy san ở vị trí tính toán thứ 2,
Khi dao cắt gặp chướng ngại vật
Tại điểm O (Điểm tiếp xúc giữa dao cắt và chướng ngại vật) có các
phản lực Rx, Ry tác dụng. Tại trọng tâm máy có các lực tác dụng: Trọng lượng
máy G, tải trong Pj. Trong trường hợp này các phản lực của đất tác dụng lên các
bánh xe được xác định từ các phương trình sau:
0
11
L
H
PGZ j
kNZ 36,57
915,5
1
233,8928,421 
0
22
L
H
PGZ j
kNZ 56,83
915,5
1
233,8965,982 
0)
2
()( 112212  lYlY
b
aPaXbaXM jzO
Lo
PjPj
G
Z1Z2
Z
Rx
X
X1 X2 O
X1
Y2
Y
X1
Ry
X
Y1
Q
H
b
a
l2 l1
O
X2

jxxj PXXRRPXXX  2121 0
1221 0 YYRRYYY yy 
Ở đây:
kNXX
Z
XX 92,63
2
53,156,83
2
21
max2
21 



với 53,1
5,2.5915
89233.1000.5,15,1
2
2
2
01



CL
HP
l
j

kNZY 76,8753,136,57max11  
Từ các phương trình đó suy ra:
2
111
2
)
2
()2(
l
lY
b
aPabX
Y
j 

kNY 27,176
05,1
86,4.76,87)
2
115,2
76,1(233,89)76,1.2115,2(92,63
2 


Trong đó: b = 2,115 m
a = Lcos30– 2b/3 = 3,668 . cos30– 2 . 2,115/3 = 1,76 m
l1 = 2Lo/3 + Lsin30/2 = 4,86 m
l2 = Lo – l1 = 1,05 m
kNRx 07,217233,8992,6392,63 
kNRy 51,8876,8727,176 
Các phản lực được xác định như sau:

Hình3.7 sơ đồ xác định phản lực tại khớp liên kết giữa khung chính
của máy san và cầu trước
Theo phương của trục y: 003 M
Suy ra:
n
cR
Z x .
4 
c = r + 0,1= 0,572 m
n = l = 2,511 m
kNZ 44,49
511,2
572,0.07,217
4 
Theo phương của trục z: 003 M
Suy ra:
n
mRbR
Y yx ..
4


b= Lsin30/2 = 0,917 m
kNY 24,135
511,2
588,1.51,88917,0.07,217
4 


0X
Suy ra: X4 = Rx = 217,07 kN
Z
y
X
Z4
Y4
X4O4
Ry
Rx
Rp
O3
m
n
b
c

3.4 Tính sức bền khung chính của máy san
Khung chính của máy san tự hành được tính sức bền ở hai vị trí cơ bản sau
đây:
3.4.1 Vị trí tính toán thứ nhất:
Điều kiện tính toán ở vị trí này gồm:
Máy san làm việc ở giai đoạn cắt đất, dao cắt đang tiến hành cắt đất
nên nó trở thành điểm tựa chủ yếu chịu tải trọng của máy san và truyền xuống đất.
Các bánh xe trước bị nâng lên khỏi mặt đất
Các bánh xe chủ động phíasau bị quay trơn
Dao cắt tiến hành cắt đất bằng mép dao, tại một đầu của bàn san gần
sát với bánh xe trước
Bàn san được đặt nghiêng so với phương di chuyển của máy một góc
0
3530 
Máy san làm việc trên mặt nền nghiêng so với phương ngang một góc
0
1612 
Máy san chịu tác dụng của các tải trọng thường xuyên (trong đó kể cả
tải trọng quán tính)

Hình 3.8 Sơ đồ lực tác dụng để tính sức bền khung chính của máy san
Sơ đồ tác dụng lực lên máy san ở vị trí này được thể hiện trên hình 3.8. Từ sơ
đồ này ta thấy các lực tác dụng lên máy san gồm có:
Lo
Pq
G
z'
Z12
Z
Rx
X
F12 X12
O
X2
Ry
Hb
X1
G2
h
Z
Rz
d
c
O1
E
E
Pq
Q
Rx
F1
F2
O2
Y12
Y
E - E h
b
D1
D2

Các ngoại lực đã biết gồm:
Trọng lượng máy G
Trọng lượng phân bố trên các cầu chủ động G2, đây củng chính là
trọng lượng bám của máy Gb
Lự quán tính Pq, các lực Pq, Gb được đặt tại trọng tâm của máy. Vị trí
trọng tâm máy được xác định bởi các khoảng cáchsau:
L2 = (0,25 – 0,3)Lo = 1,55 – 1,86 m. Lấy L2 = 1,774m
H = rc + 0,5 = 1 m
Các phản lực cần xác định gồm có:
Tại mép ngoài cùng của dao cắt có các phản lực của đất tác dụng gồm:
Rx, Ry, Rz. Điểm đặt của các phản lực Rx, Ry, Rz nằm trên đường thẳng đi qua
tâm bánh xe trước. Tại các bánh xe chủ động và bị động có các phản lực X12, Y12,
F12 và Z’, Y’. Lực cản lăn tại các bánh xe chủ động là F12 và tại các bánh xe bị
động là F’. Tại khớp cầu O liên kết giữa khung chính và cầu trước (Điểm O) có
các phản lực X, Y, Z
Để tính sức bền khung chính của máy san ở vị trí thứ nhất, có thể cho phép
xem khung chính như một dầm liên tục. Đầu sau của khung gối lên trục tâm của
balăng cân bằng, đầu trước của khung gối lên trục của các bánh xe trước tại điểm O.
Tại điểm O xuất hiện các phản lực X, Y, Z. Các phản lực này tác dụng lên khung
chính làm cho khung chính vừa chịu mômen uốn trong mặt phẳng đứng XOZ, vừa
chịu mômen uốn trong mặt phẳng ngang XOY. Đồng thời khung còn chịu mômen
xoắn do các phản lực Ry và Rz tại mép dao cắt gây ra. Mặt khác, khung chính còn
chịu nén do phản lực X tại khớp O gây nên.
Tiết diện nguy hiểm của khung chính là mặt cắt E – E, tại đó lắp các xilanh
thủy lực để nâng hạ khung kéo và bàn san cũng như toàn bộ thiết bị công tác của
máy san.
a) Xác định các phản lực tác dụng:
Xác định các phản lực tại mép daocắt: Rx, Ry, Rz

Vì ở trường hợp này, các bánh xe bị nâng lên khỏi mặt đất nên các phản lực
của đất tác dụng lên các bánh xe trước xem như không có ( hình 4.1 )
Nghĩa là : F’ = 0; Y’ = 0; Z’ =0
Do các phản lực của đất tác dụng lên dao cắt trong trưòng hợp này sẽ là:
Rx = -F12 + X12 + Pq
Ry = Rx.cotg( ) 
Trong đó:
X12 – Lực kéo tiếp tuyến của máy, đặt tại bánh xe chủ động và được xác
định theo lực bám của các bánh xe chủ động:
X12 = Pb = 2GGb  
Trong đó:
 Hệ số bám, 45,0
bG Trọng lượng bám của máy san, kGGb 9865
X12 – Lực kéo tiếp tuyến của máy, đặt tại bánh xe chủ động và được
xác định theo lực bám của các bánh xe chủ động:
X12 = Pb =  bG = 0,45 . 9865 = 4439,25 kG = 44,3925 kN
F12 – Lực cản lăn tại các bánh xe chủ động phía sau, được xác định
theo công thức:
F12 = f . 2G =0,08 . 9865 = 789,2 kG = 7,892 kN
f – Hệ số cản lăn, f = 0,08
2G - Trọng lượng máy phân bố trên các bánh xe chủ động củng chính
là trọng lượng bám của máy san bG
 - Góc ma sát ngoài của đất, tg  = 1
1 - Hệ số ma sát giữa đất và thép, thường 1 =0,4 0,8
 - Góc quay của bàn san trong mặt phẳng ngang, cũng chính là góc nghiêng
của bàn san trong mặt phẳng ngang so cới trục dọc của máy, tại vị trí này lấy  =

30 35
0
Lực quán tính được xác định theo công thức:
Pq = m ax )1(2 dkG
Trong đó:
max - Hệ số bám lớn nhất, thường max = 0,7 – 0,8
dk - Hệ số tải trọng động, ở vị trí này lấy dk = 1,15  1,20
 Pq = 0,8 . 9865 . (1,2 – 1) = 1578,4 kG = 15,784 kN
Vậy ta có:
Rx = -7,892 + 44,3925 + 15,784 = 52,28 kN
Ry = 55,28.cotg(30+35) = 25,77 kN
Phản lực Rz theo phương thẳng đứng tại mép dao cắt được xác định dựa vào
phương trình cân bằng mômen với trục Y:
0)( 02  dLRHPGLM zqy
Suy ra:
dL
HPGL
R q
z



0
2
Trong đó:
c- Là khoảng cách từ khớp liên kết giữa khung chính và cầu trước đến mặt
đất, c =(0,85 0,95)2rc , lấy c = 0,9 . 1 = 0,9 m
d= 5,915-4,86 =1,05m
kNN
dL
HPGL
R q
z 634,5454634
05,1915,5
1.15784774,1.140930
0
2







Xác định phản lực tại khớp O liên kết giữa khung chính và cầu trước
+ Phản lực theo phương ngang:
X = Rx = 52,28 kN
+ Phản lực theo phương đứng Z: Ta lập phương trình cân bằng mômen với

điểm O1 ( tại O1 lắp cần pittông của xi lach thủy lực nâng hạ khung kéo và bàn san)
0)(01  ZlcRdlRM xz
l
cRdlR
Z xz .)( 

Theo kinh nghiệm thì: l = (0,6  0,75)L, Lấy l = 0,7 . 3,668 = 2,511m
kNZ 04,13
511,2
9,0.28,52)05,1511,2(634,54



+ Phản lực bên Y: Ta lập phương trình cân bằng mômen của các lực với
điểm O2 - Đó là hình chiếu của điểm O1 xuống mặt phẳng ngang
0)(
2
02  YldlR
b
RM yx
l
dlR
b
R
Y
yx )(
2


kNY 01,37
511,2
)05,1511,2(77,25
2
115,2
.28,52



b) Xác định các giá trị nội lực tại tiết diện nguy hiểm E-E của khung chính
Sau khi xác định được các phản lực X, Y, Z tại khớp O, ta sẽ xác định được
nội lực tại tiết diện E – E của khung chính:
Chọn mặt cắt khung chính như hình vẽ trên với b =300 mm, h =350 mm,
mm101  , mm202  như hình vẽ trên.
E - E
h
b
D1
D2

Trong đó:
b, h – Chiều rộng và chiều cao của tiết diện tại mặt cắt E – E
1 - Chiều dày thành đứng của tiết diện
2 - Chiều dày thành ngang của tiết diện
+ Mômen uốn trong mặt phẳng thẳng đứng (Mặt phẳng XOZ):
Mz = X.(h’ - c) – Z.l
Mz = 52,28.(1,7 – 0,9) – 13,04 . 2,511 =9,08 kNm=908000 N.cm
+ Mômen uốn trong mặt phẳng ngang (Mặt phẳng XOY):
My = Y.l
My = 37,01. 2,511 = 92,93kNm =9293000 N.cm
+ Mômen xoắn:
Mx = Ry.h + Rz.b/2
Mx = 25,77 . 1,7 + 54,634 . 2,115/2 = 101,58 kNm =10158000 N.cm
+ Lực nén khung:
N = X = 52,28 kN=52280 N
c) Xác định ứng suất và kiểm tra sức bền cho khung chính
Ứng suất pháp do các mômen uốn trong mặt phẳng đứng và mômen uốn
trong mặt phẳng ngang cùng lực nén khung gây ra được xác định theo công
thức:
F
N
W
M
W
M
z
y
y
z
u 
Ứng suất tiếp do mômen xoắn gây ra:
xoan
x
W
M

Khung chính có tiết diện ngang là hình hộp chữ nhật. Tại tiêt diện nguy hiểm
E – E mômen chống uốn và mômen chống xoắn được xác định theo các công thức
sa đây:

h
hbbh
Wy
6
)2).(2( 3
21
3
 

h
bhbh
Wz
6
)2).(2( 3
12
3
 

121 ))((2   bhWxoan
)2)(2(. 21   hbhbF
Thay các giá trị vào ta được:
86,2152
35.6
)0,2.235).(1.230(35.30 33


yW 3
cm
37,1469
30.6
)1.230).(2.235(35.30 33


zW 3
cm
19041).230)(135(2 xoanW 3
cm
182)2.235)(1.230(35.30 F 2
cm
Vậy ta có:
49,7033
182
52280
37,1469
9293000
86,2152
908000
u 2
/ cmN
08,5335
1904
10158000
 2
/ cmN
22222
/1161208,5335.349,70333 cmNtd  
Chọn vật liệu chế tạo khung chính là thép CT3 có   2
16000
cm
N

  22
1600011612
cm
N
cm
N
td  
Vậy khung chính thỏa mãn bền.
3.4.2 Vị trí tính toán thứ hai:

Điều kiện tính toán như sau:
Máy san đang tiến hành cắt đất, dao cắt gặp chướng ngại vật không thể vượt
qua được. Do đó dao cắt được nâng lên trên mặt nền đất để thoát khỏi chướng ngại
vật và hầu như không cắt đất. Tuy nhiên bàn san vẫn chịu tải trọng động ngẫu nhiên
do chướng ngại vật gây ra. Vân tốc di chuyển của máy khi làm việc tại thời điểm
dao cắt gặp chướng ngại vật thường bằng 4 - 5 km/h. Bàn san được đặt nghiêng so
với trục dọc của máy góc
0
60 . Các bánh xe chủ động bị quay trơn (hình 3.9)
hình 3.9 Sơ đồ lực tác dụng lên máy san ở vị trí tính toán thứ 2,
Khi dao cắt gặp chướng ngại vật
a) Xác định các lực tác dụng lên khung ở vị trí thứ hai:
Những ngoạilực đã biết gồm:
+ Trọng lượng máy G = 14093 kG
+ Trọng lượng phân bố trên trục bị động G1 = 4228 kG và trên trục chủ động
G2 = 9865 kG
+ Tải trọng động do chướng ngại vật gây ra Pj được xác định theo công thức:
Lo
PjPj
G
Z1Z2
Z
Rx
X
X1 X2 O
X1
Y2
Y
X1
Ry
X
Y1
Q
H
b
a
l2 l1
O
X2

GcvPj . (N)
Trong đó:
v- Vận tốc của máy tại thời điểm dao cắt gặp chướng ngại vật. Vận tốc
này có đơn vị là cm/s, v= 1,0m/s
c - Độ cứng tổng hợp của máy san, c = 56,5 N/mm
kNNPj 233,8989233140930.565001 
Xácđịnh các phản lực tại daocắt”
+ Phản lực theo phương thẳng đứng:
Theo giả thiết thì để thoát khỏi chướng ngại vật nên dao cắt có xu hướng
nâng lên trên mặt đất và hầu như không tham gia cắt đất, do đó phản lực Rz theo
phương thẳng đứng tác dụng lên dao cắt có thể bỏ qua Rz = 0
Phản lực theo phương ngang:
Rx = X12 + Pj –F12 – F’
Trong đó:
F12 – lực cản lăn tại các bánh xe chủ động phía sau
F’ – Lực cản lăn tại các bánh xe chủ động phíatrước
Các lực này được xác định theo công thức”
F12 = f.G2 = 0,08 . 9865 = 789,2 kG = 7,892 kN
F’ = f.G1 = 0,08 . 4228= 338,2kG = 3,382 kN
f – Hệ số cản lăn tại các bánh xe
X12 = Pb =  bG = 0,45 . 9865 = 4439,25 kG = 44,3925 kN
Suy ra: Rx = 44,3925 + 89,233–7,892 – 3,382 =122,35 kN
+ Phản lực bên có phương vuông góc với trục dọc của máy:
Ry = Rxcotg( ) 
Với
0
60 và tg  = 8,04,01  0
25 
 - Góc ma sát giữa đất và thép

Ry = 122,35cotg( 60 25) = 10,7 kN
Xác định các phản lực tại khớp liên kết giữa khung chính và cầu trước
(điểm O)
Cũng tương tự như vị trí thứ nhất, ở đây vẫn có 3 phản lực theo 3 phương:
+ Theo phương trục X:
X = Rx = 122,35 kN
+ Theo phương trục Y:
kNY
dlR
b
R
l
Y yx
38,57)05,1511,2(07,10
2
115,2
35,122
511,2
1
)(
2
1










+ Theo phương trục Z:
kN
l
cR
Z x
85,43
511,2
9,035,122



b )Xác định nội lực trong khung tại tiết diện E – E:
Sau khi xác định được các phản lực X, Y, Z tại khớp O, ta sẽ xác định được
nội lực tại tiết diện E – E của khung chính:
Chọn mặt cắt khung chính như hình vẽ trên với b =300 mm, h =350 mm,
E - E
h
b
D1
D2

mm101  , mm202  như hình vẽ trên.
+ Mômen uốn trong mặt phẳng thẳng đứng (Mặt phẳng XOZ):
Mz = X.(h’ - c) = Rx(h’ – c)
Mz = 122,35.(1,7– 0,9) = 97,88 kNm =9788000 N.cm
+ Mômen uốn trong mặt phẳng ngang (Mặt phẳng XOY):
My = Y.l = Rx.b/2 + Ry(l - d)
My =122,35. 2,115/2 + 10,07(2,511 – 1,05) = 144,09 kNm =14409000 N.cm
+ Mômen xoắn:
Mx = Ry.h’
Mx = 10,07. 1,7 = 17,119 kNm =1711900 N.cm
+ Lực nén khung:
N = X = Rx = 122,35 kN=122350 N
c) Xác định ứng suất và kiểm tra sức bền cho khung chính
Ứng suất pháp do các mômen uốn trong mặt phẳng đứng và mômen uốn
trong mặt phẳng ngang cùng lực nén khung gây ra được xác định theo công thức:
F
N
W
M
W
M
z
y
y
z
u 
Ứng suất tiếp do mômen xoắn gây ra:
xoan
x
W
M

Khung chính có tiết diện ngang là hình hộp chữ nhật. Tại tiết diện
nguy hiểm E – E mômen chống uốn và mômen chống xoắn được xác định theo các
công thức sau đây:
h
hbbh
Wy
6
)2).(2( 3
21
3
 


h
bhbh
Wz
6
)2).(2( 3
12
3
 

121 ))((2   bhWxoan
)2)(2(. 21   hbhbF
Thay các giá trị vào ta được:
86,2152
35.6
)0,2.235).(1.230(35.30 33


yW 3
cm
37,1469
30.6
)1.230).(2.235(35.30 33


zW 3
cm
19041).230)(135(2 xoanW 3
cm
182)2.235)(1.230(35.30 F 2
cm
Vậy ta có:
15059
182
122350
37,1469
14459000
86,2152
9788000
u 2
/ cmN
899
1904
1711900
 2
/ cmN
22222
/15139899.3150593 cmNtd  
Chọn vật liệu chế tạo khung chính là thép CT3 có   2
16000
cm
N

  1600015139 2
 
cm
N
td
2
/ cmN
Vậy khung chính của máy san thỏa mãn bền.
3.5 Các lực tác dụng lên khung treo bàn san( khung kéo ):

Khung treo bàn san hay còn gọi là khung kéo được tính toán ở vị trí tính toán
thứ nhất, điều kiện tính toán như sau:
Trong quá trình cắt đất, dao cắt của bàn san gặp lớp đất trên bề mặt quá cứng,
máy san phải cung cấp công suất lớn cho cơ cấu hạ bàn san để ấn sâu dao cắt vào
trong đất. Trong trường hợp này bàn san trở thành điểm tựa chủ yếu của máy trên
nền đất và chịu phần lớn tải trọng của máy, Làm cho bánh xe chủ động bị quay trơn
( hình 3.10 ).
Các phản lực của đất tác dụng lên dao cắt và các bánh xe của máy san gồm
có các thành phần sau:
+ Dao cắt tiến hành cắt đất tại điểm ở mép ngoài cùng của dao cắt, đó là điểm
O. Tại đó phản lực của đất tác dụng lên dao cắt được phân thành 3 thành phần:
Rx theo phương ngang
Rz theo phương thẳng đứng
Ry cùng nằm trong mặt phẳng với Rx và có phương vuông góc với Rx
+ Trục O1 – O2 là hình chiếu của trục balăng cân bằng xuống mặt đất.
Các lực Z1, Z2 là phản lực thẳng đứng của đất tác dụng lên các bánh xe chủ
động và được quy về trục O1, O2. Còn các lực X1, X2 là lực kéo tiếp tuyến tại các
bánh xe chủ động.
+ Điểm O3 và O4 là điểm tiếp xúc giữa các bánh xe bị động phía trước với
mặt đất. Tại đó có các phản lực Z3, Z4, X3, X4. Trên các trục O1 – O2
và O3-O4 còn có các phản lực bên của đất tác dụng là Y1, Y2. Trọng lượng
máy san tập trung tại trọng tâm của máy. Hợp lực của các lực quán tính cũng đặt tại
trọng tâm của máy.
Dựa vào sơ đồ tác dụng lên dao cắt ( hình 3.10 ), ta có thể xác định được các
phản lực tác dụng lên dao cắt của bàn san như sau:

Hình 3.10 a) Sơ đồ lực tác dụng lên máy san
Hình 3.10 Sơ đồ lực để tính toán khung kéo
b) Sơ đồ lực tác dụng lên bàn san
Để tính toán cho máy san có công thức trục 321  ta tính cho trạng thái
giới hạn thứ hai, tức là trạng thái có các điều kiện sau:
Bàn san được đưa hết mức sang bên cạnh máy đến giới hạn lớn nhất.
Lo
Pj
G
Z4
Z
Rx
X
O
X1
Ry
Hb
X2
G2
Rz
Pj
Q
Rx
Y
O1
Z3
G1
O2
Y2 X
O3
O4 X4
X3O
Y1
l
l2
a)
Z1 Z2
b)
O
R'z
R
R'x
P
D

Bàn san tiến hành cắt đất bằng dao cạnh, tại mép ngoài cùng của dao
cắt, tức là tại điểm O. Điểm O cách đường thẳng đi qua tâm của các bánh xe chủ
động phía sau một đoạn là a ( xem hình 3.9 )
Dao cắt gặp chướng ngại vật trong khi cắt đất, gây ra tải trọng động Pj
tác động lên khung kéo.
Bàn san đặt nghiêng so với trục dọc của máy trong mặt phẳng ngang
một góc
0
60
Trong trường hợp này các phản lực của đất Rz, Rx, Ry tác dụng lên dao cắt
được xác định bằng các công thức sau:
0
0
max
1
1
max2
1
cot
1
1
L
L
g
PG
R j
z










Pj =(1,2 – 1).0,8.9865 = 1578 kG = 15,78 kN
Trong đó:
G- Khối lượng máy san
max hệ số bám lớn nhất bánh xe chủ động
8,04,01  hệ số ma sát giữa đất và thép.chọn 7,01 
kN
g
Rz 54,18
915,5
1915,5
7,040cot
7,01
7,01
78,157,0.93,140







Phản lực theo phương ngang được xác định hteo công thức:
41,12778,157,0)54,1893,140()( max  jzx PRGR 
Phản lực bên được xác định theo công thức :
68,48
)511,2915,5(2
115,2).57,1593,140(
)(2
).(
0
1 






lL
bPG
YR
j
y
Sau khi xác định được các phản lực Rz, Rx, Ry ta sẽ xác định được các
phản lực Z4, Y4, X4 tại khớp cầu O4 liên kết giữa khung kéo và khung chính theo

các công thức:



n
mRcR
Z zx
4
kN29,17
511,2
588,1.54,18572,0.41,127





n
mRbR
Y yx
4 kN74,15
511,2
588,1.68,48917,0.41,127


 xRX4 127,41 kN
Các kích thước m, n, b xem hình 3.7
3.6 Tính sức bền khung treo bàn san ( khung kéo ):
Hình 3.11 Sơ đồ tính sức bền khung kéo
Xác định nội lực trong khung kéo tại tiết diên A –A:
+ Mômen uốn khung kéo trong mặt phẳng đứng XOZ được xác định theo
công thức:
Q
Z4
X4
Z4
X4
Z4
X4
Y4
O4
O4
O4
X
l
A
A
a

Mz = Z4. l + X4. a
Mz = 17,27. 2,115 + 127,41. 0,05 = 49,3 kN.m
Với l = 2,511 m; a = 0,1 m
Biểu đồ momen trong mặt phẳng XOZ
+ Mômen uốn khung kéo trong mặt phẳng ngang XOY được xác định theo
công thức:
My = Y4. l = 15,74. 2,511 = 39,52 kN.m
Biểu đồ momen uốn trong mặt phẳng XOY
+ Lực nén khung:
N = X4/2cos = 127/2cos30 0 =73,3 kN
Trong đó:
 - Là góc tạo bởi đường tâm của dầm bên và trục dọc của khung kéo, thông
thường  =
00
3025 
Kiểm tra sức bền khung kéo:
Khung kéo vừa chịu uốn trong hai mặt phẳng, vừa chịu nén. Do đó nó được
kiểm tra sức bền theo công thức:
  
F
N
W
M
W
M
z
y
y
z
u
Dầm bên của khung kéo có tiêt diện ngang là hình hộp chữ nhật có

b=200mm, h=250mm, mm1021  
A - A
h
b
D1
D2
Trong đó:
Các mômen chống uốn Wz, Wy được xác định theo các công thức sau:
h
hbbh
Wy
6
)2).(2( 3
21
3
 

3
33
29,623
25.6
.)225).(1.220(25.20
cmWy 


h
bhbh
Wz
6
)2).(2( 3
12
3
 

3
33
86,548
20.6
)1.220).(1.225(20.25
cmWz 


)2)(2(. 21   hbhbF
2
86)1.225)(1.220(25.20 cmF 
F
N
W
M
W
M
z
y
y
z
u 

2
15962
86
73300
86,548
3952000
29,623
4930000
cm
N
u 
  22
1600015962
cm
N
cm
N
u  
Vậy khung kéo thỏa mãn bền
3.7 Tính sức bền bàn san:
Bàn san được tính sức bền tại vị trí tính toán thứ hai, gồm có các điều kiện
tính toán sau:
Bàn san được đặt nghiêng so với trục dọc của máy góc
0
60
Bàn san được đưa( hết cỡ) sang bên cạnh máy với giới hạn tối đa
Bàn san tiến hành cắt đất bằng dao cạnh, tại mép ngoài cùng của dao(
tại điểm O). Điểm O cách đường thẳng đi qua tâm hai bánh xe chủ động cùng phía
bên phải( hoặc bên trái) một khoảng là a( xem hình 3.6 )
Dao cắt gặp chướng ngại vật trong khi cắt đất, làm cho bàn san có xu
hướng bị nâng lên khỏi mặt nền đất. Tuy nhiên bàn san vẫn chịu tải trọng động do
chướng ngại vật gây ra
Nhìn vào sơ đồ cấu tạo khung kéo - bàn san và cơ cấu quay bàn san trong mặt
phẳng ngang, từ sơ đồ kết cấu của bàn san có thể cho phép chuyển thành sơ đồ tính
sức bền bàn san khi xem bàn san như một dầm nằm trong mặt phẳng đứng chứa hai
điểm O1 và O2. Nghĩa là khi chịu các phản lực đất tác dụng trong mặt phẳng ngang
Rx và Ry thì có thể coi bàn san như một dầm được gối lên hai điểm O1 và O2 và có
côngxon ở hai đầu( xem hình 3.12 )
P1
Rx
RyA
AL
l
l
O1
O2
O1 O2
P1

a)
Q
h
X X
O
P1
Z
Z
a b
A - A
Hình 3.12 Sơ đồ tính sức bền bàn san
Theo như điều kiện tính toán, các phản lực Rx, Ry, Rz của đất đặt tại mép
ngoài cùng của dao cắt, trong đó phản lực Rz theo phương thẳng đứng. Như đã phân
tích ở trên, ảnh hưởng của phản lực Rz đến độ cong của bàn san và sức bền của bàn
san là không đáng kể nên có thể bỏ qua. Chỉ có các lực Rx và Ry là có ảnh hưởng
lớn đến độ cong và sức bền của bàn san.
Ta kí hiệu P1 là hợp lực của Rx và Ry. Lực P1 được đặt tại mép ngoài cùng
của bàn san, nghĩa là P1 đặt tại đầu mút côngxon của dầm và có phương vuông góc
với trục dầm. Lực P1 là tổng hợp của véc tơ Rx và Ry:
yx RRP 1
Giá trị của lực P1 được xác định theo công thức:
22
1 yx RRP 
Trong đó: Rx, Ry được xác định từ vị trí tính toán thứ hai (xem hình 3.6) theo
các công thức:
Rx = X1 + X2 + Pj

kNRx 07,217233,8992,6392,63 
Ry = Y2 – Y1
kNRy 51,8876,8727,176 
Vậy ta sẽ có:
kNP 4,23451,8807,217 22
1 
Dưới tác dụng của lực P1, tại mặt cắt A – A của bàn san đi qua gối đỡ O2 sẽ
xuất hiện mômen uốn lớn nhất. Mômen này được xác định theo công thức:
M = P1 .l = 234,4 .100 = 23440 kNcm =
Với l = 1 m=100 cm
Để kiểm tra sức bền cho bàn san, ta cần phải xác định ứng suất do mômen M
gây ra tại mặt cắt A – A.
Kí hiệu trục trung tâm của mặt cắt A - A là trục Z – Z. Có thể xem rằng lực
P1 có phương theo phương rục X – X. Dưới tác dụng của lực P1, phần bên phải của
trục Z – Z, tiết diện ngang của bàn san sẽ chịu kéo. Còn phần bên trái, tiết diện này
sẽ chịu nén
Vị trí trục trung tâm Z – Z của mặt cắt A – A được xác đinh bằng các khoảng
cách a và b từ trục Z- Z đêns các điểm ngoài biên của mặt cắt (xem hình3.11)
Các khoảng cách đó được xác định theo các công thức sau đây:
mmRa 112)50cos
872,0
50sin
.(475)cos
sin
(0  


mmRb 7,57)
872,0
50sin
1.(475)
sin
1(0 


Trong đó:
Ro – Bán kính cong trung bình của bàn san, Ro = 475 mm
 - Một nửa góc ở tâm của mặt cắt A – A:
872,050409090 0
  rad

Mômen quán tính của tiết diện tại mặt cắt A – A được xác định theo công
thức:
)
sin2
cos.sin(
64
3
0


 
hR
J
h – Chiều dày của tiết diện tại mặt cắt A – A, h = 20 mm
4
3
1,4613)
872,0
50sin2
50cos.50sin872,0(
64
5,47.0,2
cmJ 
Mômen chống uốn của vùng chịu kéo là:
3
1 799
77,5
1,4613
cm
b
J
W 
Mômen chống uốn của vùng chịu nén là:
3
2 8,411
2,11
1,4613
cm
a
J
W 
Kiểm tra sức bền bàn san dựa vào ứng suất tại mặt cắt A – A:
Ứng suất tại vùng chịu kéo của mặt cắt A – A:
22
2
569569,0
8,411
4,234
cm
N
cm
kN
W
M
k 
Ứng suất tại vùng chịu nén của mặt cắt A – A:
22
1
239293,0
799
4,234
cm
N
cm
kN
W
M
n 
Bàn san được chế tạo từ thép CT3 có:   2
16000
cm
N

   kn
Vậy bàn san thỏa mãn bền
3.8 Ổn định ngang của máy san
Ổn định ngang của máy san được tính trong hai trường hợp:
- Máy san đang làm việc trên mặt nền đất nghiêng ngang

- Máy san di chuyển không tải trên mặt đường nghiêng ngang
3.8.1 Tínhổng địnhngang của máysan khi làm việc
Ổn định ngang của máy san được tính trong trường hợp máy san đang làm
việc trên mặt phẳng nghiêng ngang, bàn san được đưa hết mức sang bên cạnh máy
và được đặt nghiêng về phía trước so với trục dọc của máy góc
0
60 , đồng thời
bàn san đang tiến hành cắt đất bằng mép ngoài cùng của dao cắt về một phía của
máy san. Khi đó tại dao cắt có 3 thành phần của đất tác dụng:
+ Phản lực theo phương thẳng đứng zR = 53,566 kN ( đã tính phần
trước theo công thức:
Rz =  Hkkl
l
G
d max02 )1(cos   )
+ Phản lực trong mặt phẳng ngang theo phương trục dọc của máy xR
=83,208 kN ( đã tính ở phần trước theo công thức:
Rx = X1+ X2 +Pj )
+ Phản lực trong mặt phẳng ngang theo phương vuông góc với trục dọc của
máy yR = 19,976 kN (đã tính theo công thức Ry =Y1+Y2+Y3- Gsin )
Hợp lực của xR và yR là nR . Để ổn định ngang của máy san được đảm bảo
nếu sự phân bố tải trọng trên các trục của máy thỏa mãn điều kiện:
nR < bP
Trong đó:
nR - tổng hình học của các phản lực ngang của đất xR và yR . Vì xR và yR
có phương vuông góc với nhau nên tổng đại số của chúng được xác định theo công
thức:
nR = kNRR yx 57,85976,19208,83 2222

bP - Tổng hình học của lực cản lăn trên các bánh xe bị động phía trước 1P

và lực bám trên các bánh xe chủ động phíasau 2P ( xem hình 3.17)
21 PPPb 
Tổng đại số của các lực bám được xác định trheo công thức:
 )(21 zRGPP  0,5.(140,93 +53,566) = 97,24 kN
Vậy nR < bP ( thỏa mãn )
b
O
l
c
P1
Ry
Rx
Rn
P2
Pb
P1
P2
a
Hình 3.17 Sơ đồ tính ổn định ngang của máy san
Mômen LM làm cho máy bị mất ổn định ngang quanh điểm lật tại mép ngoài
của các bánh xe chủ động nằm ở phía dưới mặt nghiêng (điểm O) là do các phản lực
ngang của đất tác dụng lên dao cắt xR , yR và Gsin gây ra ( hình 3.18). Mômen
này được xác định theo công thức:
sin.HGcRaRM yxL 
Mômen giữ ổn định ngang cho máy san GM là do lực bám chung của máy và
thành phần trọng lượng của máy Gcos gây ra, được xác định theo công thức:
cos.bGlPM bG 

Để đảm bảo ổn định ngang của máy san khi máy làm việc trên mặt nghiêng
ngang thì hệ số ổn định odK phải thỏa mãn công thức sau:
15,1
sin
cos






GHcRaR
GblP
M
M
K
yx
b
L
G
od
77,1
16sin193,1406,3976,1976,1208,83
16cos115,293,14074,124,97
0
0



odK
15,1413,1 odK . Vậy máy san thỏa mãn ổn định
3.8.2 Tínhổng địnhngang của máysan khi di chuyển:
Ta khảo sát máy san di chuyển trên mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng 
so với phương ngang (hình 3.18)
Q
G
z
H
Hình 3.18 Sơđồ xác định góc nghiêng giới hạn của mặt đất để đảm bảo độ
ổn định của máy san khi di chuyển
Lực tác dụng lên máy san trong trường hợp này chỉ có trọng lượng G của
máy. Trọng lượng này phân thành hai thành phần Gcos và Gsin . Trong đó
thành phần Gsin gây ra mômen lật, thành phần Gcos gây ra mômen giữ ổn
định cho máy, các mômen này được xác định theo công thức:
sin.HGML 
cos
2
b
GMG 

Hệ số ổn định ngang trong trường hợp này phải thỏa mãn:
25,12 
L
G
od
M
M
K
25,168,3
16sin.1.2
16cos.115,2 0
2 
L
G
od
M
M
K
Vậy máy san tỏa mãn ổn định khi di chuyển
3.8.3 Xác định góc nghiêng ngang giới hạn của mặt đường mà trên đó máy san
đảm bảođộ ổn địnhkhi di chuyển
Khi máy san di chyển trên mặt đường có góc nghiêng  so với phương
ngang ( hình 3.18), độ ổn định ngang của máy sẽ được đảm bảo nếu thỏa mãn điều
kiện sau:
cos
2
b
GMG  > sin.HGML 
hay
0
47
2
 
H
b
tg

CHƯƠNG IV :TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CỦA MÁY SAN
4.1 Khái quát về hệ thống truyền động thủy lực
- Truyền động thủy lực là một tiến bộ của khoa học kỹ thuật, được áp dụng
rộng rãi trong khoảng 30 năm gần đây nhờ có rất nhiều ưu điểm nổi bật sau:
Khả năng truyền lực lớn.
Trọng lượng và kích thước bộ truyền nhỏ hơn so với bộ truyền khác
Khả năng tạo ra những tỉ số truyền lớn( tới 2000 hoặc hơn nữa)
Quán tính của truyền động nhỏ
Truyền động êm dịu không gây ồn.
Cho phép điều chỉnh tốc độ bộ công tác
Khả năng bảo vệ máy khi quá tải
Khả năng tự bôitrơn của bộ truyền, nâng cao tuổi thọ máy
Khả năng bố trí bộ truyền theo ý muốn, có độ thẩm mỹ cao
- Bên cạnh đó thì truyền động thủy lực cũng còn tồn tại một số nhược điểm
sau:
Khó làm kín bộ phận làm việc, dễ bị rò rĩ dầu công tác nên phải thường
xuyên kiểm tra
Áp lực dầu công tác khá cao đòi hỏi bộ tryền động từ các bộ phận đặc
biệt và công nghệ đòihỏi cao. Do vậy giá thành cao.
4.2 Tính toán xilanh thủy lực nâng hạ lưỡi san
Khi xác định lực nâng Sn ta có thể thừa nhận các điều kiện tính tóan sau:
-Dao cắt của bàn san đang ăn sâu vào đất ở một phía và tại mép dao cắt;
-Việc nâng bàn san được tiế hành tại cuối giai đọan cắt đất;
-Tại mép dao cắt có phản lực ngang lớn nhất của đất tác dụng Plmax
-Thành phần phản lực thẳng đứng P2 chiều hướng xuống.

Trọng lượng bàn san Gp được xác định theo công thức kinh nghiệm dựa vào
trọng lượng chung của máy san
GP=(0,15 ÷0,18)G =0,15.14093 =2114 KG
Trong đó : G- trọng lượng chung máy san.
Khi đó lực nâng thiết bị san sẽ được xác định từ phương trình cân bằng
momen do các lực gây ra với điểm O
∑Mo=0
KN
l
lPlPlG
S P
n 21,19
511,2
9,0.39,44511,2.97,198,1.14,21...
3
11224





Trong đó: l1,l2,l3,l4 cánh tay đòncủa các điểm đặt lực so với điểm O
P1,P2 phản lực theo phương tiếp tuyến và pháp tuyến của đát tác dụng lên dao
cắt.
Việc tính tóan lực nâng hạ lưỡi san ta xét trường hợp phản lực thẳng đứng P2
đạt giá trị lớn nhất
-Điểm đặt phản lực của đất tác dụng lên dao cắt P2 nằm trong giới hạn góc
HOK.Khi đó các bánh xe của trục trước có thể bị nhấc lên khỏi mặt đất và máy san
bị lật quanh trục A-A, là trục của balăng cân bằng tại cầu chủ động của máy.
Phản lực P2 trong trường hợp này:
KN
l
l
GP 5,73
4,3
774,1
.93,140.
1
0
2 
-Điểm đặt lực P2 nằm trong giới hạn góc EOH hoặc FOK .Khi đó một bánh
xe trước của trục trước sẽ bị nhấc lên khỏi mặt đất và máy bị lật quanh đường BC
hoặc LC và B’C và L’C,lúc đó phản lực P2 được xác định theo công thức:
KN
b
b
GP 05,64
1,1
5,0
.93,140.
1
2 
Trong đó :G trọng lượng máy san
l0 khỏang cách từ trọng tâm đến trục lật A-A;
l1 khỏang cáchtừ điểm đặt lực P2 đến trục lật A-A

b,b1 khỏang cách từ trọng tâm máy san và điểm đặt lực đến các đường thẳng
BC và B’C
Lực nâng thiết bị san trong xilanh thủy lực của cơ cấu nâng được xác định
theo công thức :
NKN
l
l
PSn 8600086
8,1
4,2
.5,64.
3
2
2 
Công thức cần thiết để nâng thiết bị san:
kW
vS
N
n
nn
n 1,9
85,0.1000
09.0.86000
1000
.max


Trong đó:Sn lực nâng lớn nhất có đơn vị N
Vn vận tốc nâng thiết bị san ,chọn theo bảng (6-3)
Diện tích tiết diện piston:
23
6
max
10.6,3
10.24
86000
m
p
S
A
d
n 

Hiện nay các máy xây dựng có hệ thống thủy lực đều có áp suất của
dầu công tác là Pd = 24.106 (N/m2)
Suy ra : D=0,125 m
và từ quan hệ 22
2
dD
D


Có  = 1,25; 1,6; 2,5
Chọn D = 125 mm
d =70 mm
Vận tốc làm việc: Vp = 0,09 m/s
Diện tích hình vành khăn:
23
22
2 10.4,8
4
)(
m
dD
A 




Lưu lượng của xy lanh nâng hạ này là:

Q1 = Vp . A1 = 0,09 . 0,0122 = 1,1.10-3 m3/s = 65,88 l/ph
Q1’= Vp . A2 = 0,09 . 8,4.10-3= 7,5.10-4 m3/s = 45,36l/ph
4.3 Tính toán cơ cấu quay bàn san
Khi bàn san quay trong mặt phẳng ngang cùng với vòng răng bị động
,nó sẽ chịu tác dụng của momen cản quay vòng.Momen này được xác định:
Mcq= Mms +MG +Mq
Trong đó : Mcq- momen cản quay vòng tác dụng lên bàn san
Mms –momen cản quay vòng do ma sát
MG – momen cản quay vòng do trọng lượng các chi tiết
Mq- momen cản quay vòng do các lực quán tính
Có thể xác định giá trị các momen cản như sau :
Momen cản quay vòng do lực ma sát : Mms = Pms .rms
Trong đó : Pms lực ma sát do các bộ phận quay cùng bàn san gây ra,được xác
định : Pms = ∑q .µ
∑q = (0,3÷ 0,5)GP =0,4.2114 = 845,6 KG
Với GP trọng lượng thiết bị khung treo bàn san,
µ hệ số ma sát giữa thép và thép µ = 0,03 ÷ 0,07 .Chọn µ =0,04
Pms = ∑q .µ = 845,6.0,04 =33,82 KG =0,3382 kN
Mms = Pms .rms =0,3382. 0,76 = 0,257 kNm
Momen cản quay do trọng lượng các chi tiết cùng bàn san gây ra được xác
định theo công thức : MG = ∑q .r.sinα
Với r bán kính từ điểm đặt hợp lực ∑q đến tâm quay,thường r = (1,8÷2,0)rms
=1,8 .0,76 =1,368 m
Α góc nghiêng ngang so với mặt đất α =10 ÷150
MG = ∑q .r.sinα =8,456 .1,368 .sin12 =2,4 kNm
Momen cản quay vòng do lực quán tính là tổng momen của các lực quán tính
của bàn san và các chi tiết quay so với tâm quay,thực tế momen này nhỏ có thể bỏ

qua,chỉ kể đến momen quán tính do vòng răng và bàn san khi chúng quay cùng vận
tốc góc .Momen này được xác định :
kNm
t
JM
q
q 14,8
6,0
4,0
.21,12 

Trong đó : J momen quán tính của vòng răng,J =mr2
=21,14.0,762=12,21 kNm2
Suy ra:
Mcq = Mms +MG +Mq =0,257 +2,4 +8,14 =10,79 kNm =1079000 Ncm
Công suất cần thiết của động cơ thủy lực quay bàn san :
kWM
i
nk
N cq
dcd
q 3,81079000.
85,0.10.55,9
5.25,1
..10.55,9
.
5
00
5
.


Trong đó :kd hệ số dự trữ momen k =1,25
nđc =i0.nb tốc độ quay của trục động cơ.(v/ph)
nb tốc độ quay bàn san,tra the bảng (6-3),chọn nb= 5 (v/ph)
Lưu lượng của động cơ thủy lực : từ công thức:
bq
Qp
N .
.612
.

Trong đó : P áp suất (bar)
Q lưu lựợng lít/phút
phlQ /85,22
200
3,8.9,0.612
2 
4.4 Tính toán cơ cấu nghiêng bánh xe dẫn hướng:
Cơ cấu nghiêng bánh xe trước có truyền động thủy lực đang được sử dụng
rộng rãi.Trong trường hợp này lực đẩy nghiêng bánh xe trước do pistin của xilanh
thủy lực tạo ra,được xác định :
kN
l
lShG
Pb 49,55
3,0
35,0.41,232,0.28,42..
1
11





Diện tích tiết diện piston:

23
6
max
3 10.77,2
10.20
55490
m
p
S
A
d
n 

Suy ra : D=0,07 m= 7 cm
và từ quan hệ 22
2
dD
D


Có  = 1,25; 1,6; 2,5
Chọn D =70mm
d =40mm
2
22
'3 0026,0
4
)(
m
dD
A 



Lưu lượng của xy lanh này là:
Q3 = Vp . A3 = 0,06 . 0,0038 = 2,28.10-4 m3/s
= 13,68 l/ph
Q3’ = Vp . A3’ = 0,06 . 0,0026 = 1,56.10-4 m3/s
= 9,36 l/ph
+Với xilanh dúi lệnh lưỡi san : xilanh này có nhiệm vụ quay lưỡi san
trong mặt phẳng ngang và khi quay lưỡi san phải nâng khỏi mặt đất.Xilanh
này nhỏ hơn xilanh nâng hạ lưỡi san.
Chọn xilanh có tiết diện piston D =120 mm
Tiết diện cán d = 55mm
Diện tích piston :
2
2
4 0113,0
4
.
m
D
A 


Đề tài: Tính toán thiết kế máy san có trọng lượng Gm =14 tấn, 9đ

Đề tài: Tính toán thiết kế máy san có trọng lượng Gm =14 tấn, 9đ

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Đề tài: Tính toán thiết kế máy san có trọng lượng Gm =14 tấn, 9đ

Similar to Đề tài: Tính toán thiết kế máy san có trọng lượng Gm =14 tấn, 9đ (20)

More from Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864

More from Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Đề tài: Tính toán thiết kế máy san có trọng lượng Gm =14 tấn, 9đ