Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của đất nước, quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá
đang ngày một thay đổi. Hoà cùng dòng chảy đó việc ứng dụng cơ giới hoá trong
các công trình xây dựng cơ bản là rất quan trọng và ngày diễn ra mạnh mẽ. Cơ giới
hoá rút ngắn thời gian thi công giảm nhân lực và mang lại hiệu quả công việc rất
cao.
Trong các công trình xây dựng nói chung, thuỷ lợi nói riêng công tác đất
chiếm phần lớn khối lượng công việc. Cơ giới hoá công tác làm đất cũng diễn ra với
mức độ cao, trong đó máy ủi giữ một vai trò chủ đạo. Công việc chủ yếu của máy uỉ
là đào và vận chuyển đất, nó là khâu đầu tiên trong dây chuyền thi công mặt bằng
công trình. Nếu máy uỉ làm việc hiệu quả thì năng suất của tổ máy cũng cao, ngược
lại máy uỉ làm việc kém hiệu quả dẫn đến hiệu quả thi công chậm. Việc nghiên cứu
thiết kế chế tạo và ứng dụng các công nghệ mới vào các loại máy xây dựng nói
chung và máy uỉ nói riêng đã đạt được những thành công to lớn. Trong đó việc ứng
dụng quy trình công nghệ xới đất đá bằng máy ủi đã đánh dấu một bước ngoặt quan
trọng để tăng năng suất làm việc của các loại máy xây dựng, giảm tối thiểu chi phí
cho thi công, đảm bảo vấn đề về an toàn và giữ vệ sinh môi trường. Để góp phần
vào công việc chung thì đồ án tốt nghiệp của em được giao với đề tài “Thiết kế máy
ủi + xới lắp trên máy kéo CAT- D7R “ em đã đi sâu và tìm hiểu nghiên cứu về quá
trình lịch sử phát triển của máy ủi và các bộ công tác của máy ủi, tính bền lưỡi ủi
việc lựa chọn máy ủi theo điều kiện làm việc và nghiên cứu quy trình công nghệ xới
đất đá bằng máy ủi.
Trong đồ án này do hạn chế cả về thời gian và kiến thức, em xin hệ thống
hoá, phân tích và đánh giá những vấn đề cơ bản của máy ủi.

Sinh viên: Vũ Quang Trung

giảm giá thành. Ngày nay, các công trình xây dựng có khối lượng công lớn rất nhiều
và để đáp ứng thi công hiệu quả, các Công ty chế tạo ngày càng nhiều máy ủi loại
lớn có tính đa năng cao. Để có thể đưa máy ủi vào sử dụng cho ta năng suất làm
việc cao thì việc chọn lựa máy ủi theo điều kiện làm việc là rất quan trọng. Đối với
những loại máy ủi hiện đại ngày nay còn được lắp thêm bộ công tác xới, và để ứng
dụng công nghệ xới đất đá bằng máy ủi thì việc tìm hiểu và đánh giá hiệu quả của
chúng là hết sức quan trọng.
Với tầm quan trọng đặc biệt của máy ủi trong công tác thi công đòi
hỏi những người kỹ sư ngành máy phục vụ cho công tác thi công phải nắm vững
được tính năng kỹ thuật, những cải tiến đổi mới trên máy, việc chọn lựa cũng như
Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

2

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

quy trình quy trình làm việc của chúng. Chính vì thế mà em được giao đề tài tốt
nghiệp với nội dung:
“ Thiết kế máy ủi + răng xới lắp trên máy kéo CAT-D7R ”.
Đề tài tốt nghiệp của em được thực hiện dưới sự hướng dẫn và giúp đỡ của thầy:
Vũ Văn Thinh- Bộ môn Máy xây dựng và các thầy, cô trong khoa Kỹ thuật cơ khí.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong
khoa Kỹ Thuật Cơ Khí và đặc biệt là thầy giáo Vũ Văn Thinh đã giúp đỡ em tận

Từ những năm 80 trở lại đây.
Các loại máy được đưa vào nước ta chủ yếu là các loại máy hiện đại của các
nước tư bản. Ví dụ như những hãng: Komatsu( Nhật ), Catepillar( Mỹ), Fiat ( Ytalia
), Libher ( Đức )…và một số máy cũ của Liên Xô các loại máy này được đầu tư để
xây dựng các công trình như xi măng Hoàng Thạch, thuỷ lợi Dầu tiếng, thuỷ lợi Trị
an, và các công việc khai thác mỏ. Máy ủi thời kì này nói chung cũng đã phần nào
đáp ứng được yêu cầu cần thiết của công việc về mặt năng suất cũng như về mặt
chất lượng, giúp chúng ta rút gọn được thời gian thi công tiết kiệm được đáng kể
sức lao động của con người. Nói chung máy ủi giai đoan này cũng phần nào đáp
ứng được sự yêu cầu của công trình. Tuy máy móc do các nước tư bản chế tạo hoạt
động có hiệu quả hơn nhưng do giá đầu tư ban đầu cao nên thời kỳ này, nhiều máy
của Liên Xô vẫn được sử dụng. Trong những thập kỷ này, điều kiện kinh tế, xã hội
và cơ sở hạ tầng của nước ta có ảnh hưởng nhiều đến tình hình sử dụng máy ủi nói
riêng cũng như máy làm đất nói chung.
1.2.Những thay đổi cũng như những cải tiến đột phá của máy ủi hiên nay so với
máy ủi trước kia.
So với các loại máy ủi kiểu truyền thống có năng suất thấp, độ tin cậy không
cao, làm việc một cách nặng nề và người vận hành, sử dụng, bảo dưỡng một cách
rất khó khăn. Máy ủi hiện đại cơ bản đã cải thiện được các nhược điểm trên.

Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

4

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

toàn và hiệu quả.
1.2.3.Một số cải tiến trong động cơ đốt trong.
Động cơ điện tử kế thừa được chất lượng cơ khí của động cơ đốt trong truyền
thống Điêzen hiện nay nhưng cải tiến hợp lý hơn. Các lốc xi lanh, thanh truyền,
Piston, bơm dầu bôi trơn được sử dụng được sử dụng vật liệu có độ bền cao, tính cơ
lý tốt hơn. Hệ thống phun nhiên liệu điều khiển bằng điện tử cung cấp chính xác
lượng nhiên liệu cần thiết, tự điều chỉnh tỉ lệ nhiên liệu- khí thích hợp, xác định
chính xác thời điểm và thời gian phun, do đó công suất tăng lên 10- 20%, tiêu hao
Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

5

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

nhiên liệu thấp hơn 5- 9% so với động cơ truyền thống có cùng công suất. Động
cthống: độ nhạy điều khiển cao, khả năng thích ứng tải tốt, tiết kiệm nhiên liệu và
độ nhạy cao, ô nhiễm do khí thải thấp; bảo dưỡng và sửa chữa dễ dàng và đơn giản.
Ngoài ra động cơ điện tử có khả năng quản lý tốt thông tin, nối kết dữ liệu và
chuẩn đoán tình trạng kỹ thuật của máy như: thông tin về tiểu sử vận hành của động
cơ, về số liệu tức thời của động cơ, số giờ vận hành, mức tiêu hao nhiên liệu, hệ số
quá tải, điều kiện vận hành, thông tin về tuổi thọ của động cơ, áp suất dầu, nhiệt độ
nước làm mát…
1.3. Tầm quan trọng của công tác đất nói chung và Máy ủi - Xới nói riêng.

Ngành: Kỹ Thuật

Tuỳ thuộc vào độ lớn công suất động cơ và lực kéo danh nghĩa ở móc kéo của
máy kéo cơ sở máy ủi được chia thành các các loại sau.
Rất nặng : Công suất trên 300 mã lực lực kéo trên 30 tấn.
Nặng

: Công suất 150 ÷ 300 mã lực lực kéo 20 ÷ 30 tấn.

Trung bình : Công suất 75 ÷ 150 mã lực lực kéo 13,5 ÷ 20 tấn.
Nhẹ

: Công suất 35 ÷ 75 mã lực lực kéo 2,5 ÷ 13,5 tấn.

Rất nhẹ

: Công suất tới 3,5 mã lực lực kéo tới 2,5 tấn.

Theo kiểu điều khiển nâng hạ lưỡi ủi thiết bị xới, ta thấy điều khiển tời, dây
cáp hoặc xi lanh thủy lực.
Căn cứ vào đặc điểm di chuyển máy ủi được chia thành kiểu có di chuyển
bánh xích hay bánh hơi.
Khi thiết kế cũng như lựa chọn sử dụng nên ưu tiên loại máy trang bị lưỡi ủi,
thiết bị xới có hệ thống điều khiển thuỷ lưc.
1.4. các loại bộ công tác của máy ủi.
Sự ra đời của hệ thống thuỷ lực được coi là một cải tiến mang tính chất đột
phá trong ngành cơ học. Nó ra đời để đáp ứng những đòi hỏi về truyền lực.
Bộ công tác của máy ủi ngày nay so vơi trước kia cũng có nhiều thay đổi đáng
kể: Bộ công tác chính của máy ủi là lưỡi ủi. Lưỡi ủi dùng để cắt và chứa đất trong
quá trình đào và vận chuyển. Lưỡi ủi được chia ra làm 2 loại là lưỡi ủi cố định và

của bộ công tác. Vì vậy qua giai đoạn phát triển của máy ủi lưỡi ủi cũng ngày càng
được cải tiến, để phù hợp với từng loại công việc. Ngày nay có rất nhiều loại lưỡi ủi
khác nhau. Qua đây em xin giới thiệu một số loại lưỡi ửi phổ biến, và phạm vi ứng
dụng của từng loại lưỡi ủi.
a/Các loại lưỡi ủi năng suất cao :
- Lưỡi ủi vạn năng-“ U “

1

Hình 1.5 - Lưỡi ủi vạn năng-“ U “
Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

8

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

Các cánh của lưỡi ủi này bao gồm một cạnh bên và ít nhất một phần lưỡi cắt
làm cho lưỡi ủi này có khả năng di chuyển tải lớn trên những quãng đường vận
chuyển dài, như công tác cải tạo đất, hoạt động trong kho bãi, nạp liệu vào các phễu
nạp và vun vật liệu cho các máy xúc lật. Vì loại lưỡi ủi này có chỉ số KW/L.m 3 của
chiều dài lưỡi cắt thấp hơn các loại lưỡi thẳng “S”, và lưỡi bán vạn năng “SU”, nên
không phù hợp với trường hợp mà khả năng ấn sâu là một yêu cầu quan trọng. Chỉ
số KW/L .m3 của lưỡi “U” thấp hơn các loại lưỡi thẳng “S”, và lưỡi bán vạn năng

b/ Các lưỡi ủi công dùng chung .

Lưỡi ủi thẳng “S”

Hình 1.7- Lưỡi ủi thẳng “S”.
Loại lưỡi ủi này có tính đa năng tuyệt vời, nó có thể thay đổi góc cắt để điều
khiển khả năng thâm nhập của lưỡi. Do có kích thước nhỏ hơn các loại lưỡi “SU”
hoặc “U, loại lưỡi này dễ điều khiển hơn và có thể dùng cho nhiều loại vật liệu hơn.
Vì loại lưỡi này có chỉ số KW/L.m3 của chiều dài lưỡi cắt cao hơn các loại lưỡi ”U”
và “SU”, khả năng ấn sâu vào đất và chất tải của nó tốt hơn. Các xi lanh nghiêng
ben cũng sẽ làm tăng tính đa năng và năng suất cao của loại lưỡi ủi này. Với chỉ số
KW/L.m3 của lưỡi “S” cao hơn các loại lưỡi “U” và “SU”, nó có thể làm việc dễ
dàng với các loại vật liệu nặng.
c/ Lưỡi ủi có thể xoay ngang và nghiêng “PAT”:
Tính đa năng là đặc điểm nổi bật của loại lưỡi ủi này, nó có thể sử dụng trong
các khu xây dựng và công việc ủi nói chung cũng như trong điều kiện nặng nhọc.
Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

10

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

Việc nghiêng và xoay lưỡi có thể là hai cấp đối với một số loại và một cấp đối với


và công việc ủi thông thường, loại lưỡi này có chiều rộng nhỏ nên thao tác thuận
tiện cả trong các diện tích nhỏ hẹp.

- lưỡi ủi có bán kính có thể thay đổi được

c

16

18

Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

c

12

17

Lớp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí

Ngành: Kỹ Thuật

4

11

mÆt c ¾t : b - b

Lưỡi ủi thẳng L

20
19

Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

13

Lớp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

CHNG II
XC NH CC THễNG S C BN CA LI I

I. Bng thụng s mỏy c s CATERPILLAR(D7R)
Kích thớc giới hạn
Dài
Rộng
Cao

khi mỏy lm vic, do ú nú nh hng n kh nng lm vic, cụng sut lc kộo...

1. Xác định chiều cao lỡi ủi:
Chiu cao ca li i xỏc nh theo lc kộo T v iu kin nn t, tớnh
toỏn s b mỏy i, chiu cao li i cú th xỏc nh theo cụng thc kinh nghim
sau:
i vi mỏy cú li i c nh:
Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

14

Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

H = 500.3 0,1.T 0,5.T (mm).

Trong ú:
T- Lc kộo danh ngha ca mỏy kộo (KN),
Lc kộo T cú th xỏc nh theo iu kin bỏm: T=Gb. b,

b=0,9 vi b di chuyn bỏnh xớch.
Gb - Trng lng bỏm ca mỏy ( KN )
Khi thit k s b cú th ly
Gb = (1,17 ữ 1,22).Gmk

15

Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

tích mép cắt bị mòn tăng chậm, lực cản cắt nhỏ nhng độ bền lỡi cắt giảm do đó 20o.


H



a

của



việc



theo điều kiện



cng nh thỡ lc cn ct cng nh.
= + = 300 + 200 =500

7. Xác định góc chếch :
Góc chếch có thể thay đổi để máy làm việc ở sờn dốc, đất
rắn chắc cũng nh để định hình mặt đờng. Khi máy có cơ cấu
điều chỉnh thì góc chếch có thể thay đổi từ 0 o đến
(6ữ 12o), không có cơ cấu điều chỉnh, thì thay đổi đến
5o.
8. Xác định góc đổ :
Góc đổ chọn sao cho đất không tràn qua lỡi ra phía sau.
Khi góc đổ nhỏ thì đất nhanh tích luỹ vào trong lỡi và lát cắt
Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

16

Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

mau cuộn lại để đổ ra phía trớc nh vậy sẽ tăng áp lực của đất
vào lỡi ủi dẫn đến tăng lực ma sát. Xuất phát từ điều kiện đó,
có thể chọn trong giới hạn:
= 70 ữ 75o đối với lỡi ủi không quay.
Chọn = 75o

Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

17

Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

11. Xác định chiều cao tấm chắn H1:
Chiều cao tấm chắn H1 phải bảo đảm điều kiện quan sát của
ngời lái khi nâng lỡi ủi. Thông thờng H1 = (0,1ữ 0,25)H, trị số lớn lấy
đối với máy lớn. Tấm chắn có dạng hình thang, chiều dài cạnh trên
lấy lớn hơn chiều rộng nắp máy cơ sở khoảng 200 ữ 300 mm nhng không nhỏ hơn 0,5L.
Thay số ta tìm đợc H1:
H1 = 0,2 . 1330 = 266 (mm)

Ly H1 =260 (mm)

chiu cao li H

H(mm)

1330

chiu di li L


()

750

gúc t li i

()

750

chiu di phn thng a

a (mm)

160

bỏn kớnh cong R

R(mm)

1330

chiu cao tm chn H1

H1(mm)

260

Sinh viờn: V Quang Trung

19

Lp


n Tt Nghip K S
C Khớ

Ngnh: K Thut

Trong đó:
k - hệ số cản cắt theo bảng (1-9) k = 0,25MPa = 0,25 .
103KN/m2.
F - diện tích lát cắt
F = L . h = 3,8 .h (m2)
L - chiều dài lỡi cắt
h - chiều dày trung bình của lát cắt
góc lệch của lỡi ủi so với trục dọc của máy
Sin = Sin(900) = 1
W1 = 0,25.103.3,8.h.1
W1 =

950.h

(KN)
(KN)

II. Lực cản ma sát giữa lỡi ủi với nền đào do lực cản
cắt pháp tuyến P02 gây ra W2.
W2 = f1 . P02 . Sin


L.H 2
Vd =
2.k d
kđ - hệ số thuộc tính chất đất và tỷ số

H
L

H 1330
=
= 0,35 theo bảng (7-3) kđ = 1,2
L 3800
L.H 2 3,8.1,3302
Vd =
=
= 2,8(m3 )
2.kd
2.1, 2

Với

f2 hệ số

ma sát giữa đất với đất theo bảng (1-5), f2 = 0,8

trọng lợng riêng của đất theo bảng (1-2), = 19 (KN/m3)
W3 = 2,8. 19 .0,8.1 . Cos
()


(KN)
W4= f1 . G[ Cos( - ) +f2. Cos . Sin] . Cos

(KN)

(Vì =900)
Vi
Sin

f1 = 0,7
=

f2 = 0,8

Sin500 = 0,766

Cos = Cos500 = 0,6428
G = V .
G =2,8.19 =53,2

(KN)

W4 = 0,7.53,2.[ Cos(50- ) +0,8. 0,766.

Cos]. 0,6428

W4 = 23,938.Cos(50-) + 14,669.Cos

V. Lực cản di chuyển bản thân máy ủi trên dốc (W5)
W5 = . Gm . Cos + (Gm + Ga) . Sin

W = 950h + 13,3 + 42,56.Cos + 23,938.Cos(50 ) + 14, 669.Cos +
+ 35, 445.Cos + 289,5.Sin

W = 13,3 + 950h + 92, 674.Cos + 23,938.cos(50 ) + 289,5.Sin
M tng lc cn chuyn ng trờn mỏy khụng c ln hn lc kộo
ca mỏy
Do ú
214 = T W = 13,3 + 950h + 92, 674.Cos + 23,938.cos(50 ) + 289,5.Sin

Xác định chiều sâu cắt ứng với góc khác nhau:
dựa vào công thức nội suy trên với mỗi góc dốc khác nhau cho ta
một giá trị chiều sâu cắt h tơng ứng, đến khi nào h 0 thì
dừng lại.
Bảng chiều sâu cắt ứng với góc dốc:
Vi mi giỏ tr gúc dc khỏc nhau cú chiu sõu h tng ng, theo phng phỏp
ni suy ta cú bng sau:

Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

23

Lp


Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư
Cơ Khí
α (độ)

h (m)


87,282865

13,3

42,553518

30,371507

40,492673

2

0,0862751

81,961345

13,3

42,534073

30,677712

45,526812

3

0,0807116

76,67602


42,398046

31,539902

60,541708

6

0,0642664

61,05308

13,3

42,326851

31,808198

65,51187

7

0,0588750

55,93125

13,3

42,2427642


80,296390

10

0,042973

40,82435

13,3

41,913417

32,783717

85,17765

11

0,0377749

35,886155

13,3

41,7780529

33,002809

90,032979


0,0225012

21,37614

13,3

41,295786

33,599517

104,42852

15

0,0175229

16.646755

13,3

41,1098031

33,778027

109,16535

16

0,0126037


13,3

40,4769653

34,251623

123,17061

19

-0,001785

-1,695750

13,3

40,2412705

34,388682

127,76588

Sinh viên: Vũ Quang Trung
49M1

24

Lớp


Phơng trình mô men cho khớp C:
Sinh viờn: V Quang Trung
49M1

25

Lp