Bài giảng Máy xây dựng

108 trang hapham 1470

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Máy xây dựng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_may_xay_dung.pdf

Nội dung text: Bài giảng Máy xây dựng

Bài giảng: Máy xây dựng Chương 1 THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC DÙNG TRÊN MÁY XÂY DỰNG 1.1 ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Động cơ nói chung và động cơ đốt trong nói riêng là cung cấp cơ năng cho cácc bộ công tác của máy làm việc trong quá trình làm việc. Động cơ đốt trong chuyển đổi nhiệt năng từ sự đốt cháy nhiên liệu tỏa ra nhiệt năng và biến nhiệt năng đó thành thành cơ năng ngay ở bên động cơ nên được gọi là động cơ đốt trong. Nhiên liệu sử dụng cho động cơ đốt trong có thể là nhiên liệu hóa thạch như: xăng, dầu diesel, khí hóa lỏng LPG hoặc có thể là nhiên liệu sinh học như: cồn, biogas nhưng phổ biến và sử dụng đa số hiện nay vẫn là nhiên liệu xăng và dầu diesel. Mặc dù động cơ đốt trong có nhiều nhược điểm như: chi phí sử dụng cao, cấu tạo phức tạp, gây ô nhiểm môi trường nhưng những ưu điểm của nó hiện nay chưa có loại động cơ nào có thể thay thế được. 1.1.1. Các khái niệm cơ bản của động cơ đốt trong 1.1.1.1. Điểm chết Điểm chết là vị trí cuối cùng của piston khi chuyển động một hành trình trong xilanh. Tại vị trí này tốc độ của piston bằng không và piston bắt đầu đổi chiều chuyển động. Có hai điểm chết: Điểm chết trên (ĐCT): là vị trí mà piston nằm ở xa trục khuỷu nhất Điểm chết dưới (ĐCD): là vị trí mà piston nằm ở gần trục khuỷu nhất 1.1.1.2. Hành trình của piston (S) Hành trình của piston là khoảng dịch Hình 1.1: Sơ đồ động cơ đốt trong chuyển của piston giữa hai điểm chết, ký hiệu là S, và S có mối quan hệ với bán kính của trục khuỷu R như sau: S 2R Với R: bán kính quay của trục khuỷu 1.1.1.3. Thể tích công tác (Vh) Thể tích công tác Vh là khoảng không gian trong xilanh được giới hạn bởi hai mặt cắt vuông góc với đường tâm xilanh qua hai điểm chết, hay là thể tích mà đỉnh piston quét qua khi dịch chuyển từ điểm chết này sang điểm chết kia. Trang 1
Bài giảng: Máy xây dựng Đối với động cơ có 1 xilanh thì thể tích công tác Vh được xác định như sau: 1 V D 2 S h 4 Trong đó: D là đường kính của xilanh. Đối với động cơ nhiều xilanh thì thể tích công tác được tính như sau: V h V h i Với i là số xilanh trong động cơ và D là đường kính của xilanh. Lưu ý: trong thực tế, khi nói đến dung tích làm việc của động cơ chính là thể tích 3 công tác Vh. và thể tích xilanh thường xác định bằng cm . 1.1.1.4. Thể tích buồng cháy Thể tích buồng cháy là khoảng không gian trong xilanh được giới hạn bởi đỉnh piston và nắp xilanh khi piston ở ĐCT, ký hiệu là Vc. 1.1.1.5. Thể tích toàn bộ Thể tích toàn bộ là thể tích khoảng không gian trong xilanh giới hạn bởi đỉnh piston và nắp xilanh khi piston ở ĐCD, ký hiệu là Va. V a V c V h 1.1.1.6. Tỷ số nén Tỷ số nén là tỷ số giữa thể tích toàn bộ và thể tích buồng cháy của động cơ V  a Vc Đối với động cơ xăng: tỷ số nén thường nằm trong khoảng: 8÷11. Còn đối với động cơ diesel thì tỷ số nén cao hơn để áp suất và nhiệt độ cuối quá trình nén phải đủ cao nên nằm trong khoảng: 16÷22. 1.1.1.7. Kỳ Kỳ (hay thì) là hành trình thực hiện được của piston giữa hai điểm chết. Khi động cơ hoạt động, trong xilanh phải diễn ra trình tự các quá trình: nạp, nén, cháy giãn nở và xả tạo nên chu trình công tác của động cơ, cả 4 quá trình trên có thể thực hiện trong 2 lần dịch chuyển của piston (gọi là động cơ 2 kỳ), hay 4 lần dịch chuyển của piston (gọi là động cơ 4 kỳ). 1.1.2. Các cơ cấu và hệ thống chính của động cơ đốt trong 1.1.2.1. Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là cơ cấu chính trong động cơ và bao gồm hầu hết các chi tiết chủ yếu như: piston, trục khuỷu, thanh truyền nó có nhiệm vụ chính là biến lực khí thể thành chuyển động quay của trục khuỷu và đóng vai trò nén không khí hoặc hỗn hợp nhiên liệu trong xilanh lên áp suất cao. Các chi tiết chính gồm: Piston: Vai trò chủ yếu của piston là cùng với các chi tiết khác như xilanh, nắp xilanh bao kín tạo thành buồng cháy, đồng thời truyền lực của khí thể cho thanh truyền cũng như nhận lực từ thanh truyền để nén khí. Xecmang: Có hai loại: xecmang khí có nhiệm vụ bao kín tránh lọt khí, còn xecmang dầu ở dưới có nhiệm vụ ngăn dầu bôi trơn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy. Trang 2
Bài giảng: Máy xây dựng Thanh truyền: là chi tiết nối giữa piston và trục khuỷu, biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Trục khuỷu: nhận lực tác dụng từ piston tạo ra momen quay kéo máy công tác và nhận năng lượng của bánh đà, sau đó truyền cho thanh truyền và piston thực hiện quá trình nén cũng như trao đổi khí trong xilanh. Bánh đà: giữ cho động cơ ổn định, tích lũy năng lượng ở kỳ cháy để chi phí cho các kỳ tiêu thụ công như kỳ nạp, nén và xả. 1.1.2.2. Cơ cấu phối khí Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ điều khiển quá trình nạp và xả khí vào ra xilanh. Yêu cầu đối với cơ cấu phối khí là nạp đầy và xả sạch. Các chi tiết chính: Xupap: đóng và mở các đường nạp và thải để thực hiện quá trình trao đổi khí. Trục cam: trục cam mang các cam dẫn động cơ cấu phối khí, các vấu cam này tác động trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua đũa đẩy và cò mổ để mở xupap. 1.1.2.3. Hệ thống làm mát Khi động cơ làm việc, các chi tiết của động cơ nhất là các chi tiết trong buồng cháy tiếp xúc với khí cháy nên có nhiệt độ rất cao, nhiệt độ các chi tiết tăng quá cao có thể dẫn đến: giảm sức bền của các chi tiết, bó kẹt các chi tiết chuyển động, giảm hệ số nạp của động cơ, gây ra hiện tượng kích nổ vì vậy trong động cơ cần phải có hệ thống làm mát giữ cho nhiệt độ các chi tiết không vượt quá giá trị cho phép. Hình 1.2 dưới đây là một hệ thống làm mát bằng nước dùng trong động cơ đốt trong: Nước sau khi nhận nhiệt từ các xilanh và các bộ phận sinh nhiệt khác trong động cơ được đưa đến bộ tản nhiệt (1), tại đây có quạt gió thổi gió qua két làm nhiệt độ của nước làm mát giảm xuống, sau đó nó được bơm nước (3) đưa trở lại động cơ, trên một số động cơ còn có bố trí bộ phận làm mát dầu bôi trơn trên đường nước làm mát. 1. Bộ tản nhiệt 2. Van hằng nhiệt 3. Bơm nước 4. Đồng hồ báo nhiệt độ nước 5. Bộ chống ăn mòn 6. Nắp xilanh 7. Piston 8. Thân máy 9. Bộ làm mát dầu 10. Nước sau khi làm mát A. Đường dầu vào và dầu ra Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ đốt trong Ngoài ra còn có hệ thống làm mát bằng không khí, loại này thường dùng cho các động cơ có công suất nhỏ, như động cơ xe máy, động cơ máy cắt cỏ, máy đầm bàn Trang 3
Bài giảng: Máy xây dựng 1.1.2.4. Hệ thống bôi trơn Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt làm việc của các chi tiết để: Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ đốt trong Làm giảm ma sát giữa các chi tiết chuyển động tương đối với nhau Rửa sạch hạt mài hình thành trong quá trình làm việc Làm mát các chi tiết Làm kín các khe hở nhỏ Chống gỉ rét các bề mặt kim loại Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau: dầu bôi trơn chứa trong cacte được bơm dầu hút lên đưa qua bầu lọc vào trong đường dầu chính đi đến trục khuỷu để bôi trơn các bạc lót giữa trục khuỷu với gối đỡ và thanh truyền, một lượng dầu tại đây được đưa dọc theo thân thanh truyền lên bôi trơn đầu nhỏ thanh truyền và phun vào phía dưới của piston để làm mát đỉnh piston. Một lượng dầu theo đường dầu đi lên bôi trơn trục cam, xupap và trở về cacte. 1.1.2.5. Hệ thống cung cấp nhiên liệu Hệ thống cung cấp nhiên liệu nói chung có nhiệm vụ cung cấp một lượng nhiên liệu thích hợp ứng với các chế độ làm việc của động cơ vào trong xilanh để thực hiện quá trình cháy sao cho hiệu suất là cao nhất và ít ô nhiễm môi trường. a) Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng Loại dùng chế hòa khí: Hình 1.4 là sơ đồ hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí. Xăng từ thùng chứa 1 được bơm 3 hút qua lọc 2 đến buồng nhiên liệu hay còn gọi là buồng phao 4 của bộ chế hòa khí. Cơ cấu van kim – phao giữ cho mức xăng trong buồng nhiên liệu ổn định trong quá trình làm việc. trong quá trình nạp, không khí được hút vào động cơ phải lưu thông qua họng khuếch tán 6 có tiết diện bị thu hẹp, khi dòng khí qua họng này thì áp suất giảm hút một lượng xăng từ buồng phao, lượng nhiên liệu này phụ thuộc vào lượng khí đi qua họng, khi xăng đi vào họng khuếch tán thì bị xé tơi hòa trộn với không khí tạo thành hỗn hợp nạp vào động cơ. Trang 4
Bài giảng: Máy xây dựng Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng Chế hòa khí 1.Thùng xăng; 2.Lọc; 3.Bơm; 4.Buồng phao; 5.Jiclơ; 6.Họng khuếch tán; 7.Bướm ga Loại dùng phun xăng điện tử: Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng EFI Khác với hệ thống nhiên liệu dùng chế hòa khí, hệ thống nhiên liệu phun xăng (cụ thể là phun xăng điện tử) phun nhiên liệu trực tiếp vào trong đường ống bên nạp cạnh xupap nạp. Việc điều chỉnh lượng phun được điều khiển bởi bộ điều khiển trung tâm ECU khi tiếp nhận các thông tin từ các cảm biến đưa về. b) Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng EFI Trang 5
Bài giảng: Máy xây dựng Đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel, nhiên liệu được phun vào trực tiếp trong xilanh với áp suất cao dưới dạng sương mù nhờ các bơm cao áp và các vòi phun để hình thành hỗn hợp không khí – nhiên liệu. 1.1.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong 1.1.3.1. Động cơ xăng 4 kỳ a) Kỳ nạp (quá trình nạp) Trong kỳ này piston di chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, tương ứng với góc quay của trục khuỷu từ (0÷180)0, xupap nạp lúc này mở ra, thể tích trong xilanh tăng lên nên tạo ra độ chân không so với khí trời vì vậy hút một lượng hòa khí gồm xăng và không khí được chuẩn bị sẵn ở bộ chế hòa khí (đối với động cơ phun xăng điện tử thì được phun vào bên cạnh xupap nạp) được đưa vào trong xilanh. Hình 1.7: Thứ tự làm việc của động cơ xăng 4 kỳ Thực ra để tăng hiệu suất nạp, xupap nạp được mở sớm hơn, tức là trước ĐCT để chuẩn bị cho kỳ nạp, và đóng muộn hơn một chút để tận dụng quán tính của dòng khí. b) Kỳ nén (quá trình nén) Khi xupap nạp đóng lại, piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, thể tích trong xilanh giảm dần làm cho hòa khí bị nén lại, áp suất và nhiệt độ của hòa khí tăng lên. Khi đi đến gần ĐCT bugi đánh tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp chuẩn bị cho quá trình cháy giãn nở và sinh công. c) Kỳ cháy giãn nở và sinh công Sau khi bugi đánh tia lửa điện, màng lửa lan truyền ra toàn buồng cháy làm áp suất tăng nhanh tác động vào đỉnh piston đẩy piston đi xuống làm quay trục khuỷu. Đây là kỳ sinh công duy nhất của động cơ. Khi đi đến gần ĐCD, xupap xả mở ra quá trình cháy kết thúc. d) Kỳ xả Khi xupap xả mở ra sản phẩm cháy có áp suất cao thoát ra khỏi buồng cháy, đồng thời do piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT nên sản phẩm cháy cũng bị đẩy ra ngoài, để xả sạch sản phẩm cháy ra khỏi xilanh thì xupap nạp sẽ đóng lại sau khi piston qua ĐCT một góc nhỏ. 1.1.3.2. Động cơ diesel 4 kỳ a) Kỳ I: (hút hay nạp) Trang 6
Bài giảng: Máy xây dựng Piston chuyển dịch từ ĐCT xuống ĐCD, lúc này xupap nạp mở, do thể tích không gian phía trong xilanh và piston tăng lên nên hình thành độ chân không(áp suất không khí ở trong thấp hơn ở ngoài trời) vì vậy không khí được hút vào xilanh qua cổng xupap nạp ở đường ống nạp. Trong thời gian này xupap xả đóng, lúc này trục khuỷu quay từ 0o÷180o. Thực ra thời trong thời kỳ nạp xupap nạp bắt đầu mở từ trước và đóng lại khi piston đi qua ĐCD một chút, để cho việc nạp được đầy hơn. Nạp nén nổ xả Hình 1.8: Thứ tự làm việc của động cơ diesel 4 kỳ 1.Vòi phun; 2.Bơm cao áp b) Kỳ II: (kỳ nén) Ở hành trình này piston đi từ ĐCD lên ĐCT, thể tích của xilanh phía trên piston giảm dần. Lúc này cả hai xupap đều đóng, không khí bị nén lại áp suất và nhiệt độ của không khí trong xilanh tăng lên. Cuối quá trình nén (khi piston ở ĐCT) nhiên liệu được phun vào trong xilanh nhờ vòi phun dưới dạng sương mù với áp suất cao hoà trộn với không khí ở nhiệt độ và áp suất cao thì tự bốc cháy. Lúc này trục khuỷu quay một góc từ 180o ÷ 360o. Thực ra thời kỳ này bắt đầu khi xupap nạp bắt đầu đóng và kết thúc khi bắt đầu phun nhiên liệu vào buồng cháy (tức giai đoạn này xảy ra ngắn hơn 180o vòng quay của trục khuỷu). c) Kỳ III: (kỳ cháy giãn nở và sinh công) Quá trình xảy ra khi piston đi từ ĐCT xuống ĐCD. Sau khi kết thúc giai đoạn chuẩn bị, các đám cháy đã hình thành và lan toả khắp buồng cháy thì quá trình cháy xảy ra, áp suất và nhiệt độ trong buồng cháy tăng cao tác dụng lên đỉnh piston đẩy piston đi xuống ĐCD. Đây là kỳ sinh công duy nhất của chu trình làm việc của động cơ 4 kỳ. Thực ra thời kỳ này bắt đầu khi nhiên liệu bắt đầu phun vào buồng cháy và kết thúc lúc xupap thải mở ra, tức là lúc piston chưa đi đến ĐCD. d) Kỳ IV:(kỳ thải) Đầu quá trình thải thì piston di chuyển lên phía trên ĐCT đẩy khí cháy ra ngoài qua xupap thải. Thực ra thời điểm này bắt đầu khi piston đến gần ĐCD ở kỳ giãn nở, lúc này xupap thải mở ra sớm một chút mục đích là để tận dụng áp suất cao ở cuối kỳ cháy giãn nở đẩy khí cháy ra ngoài giảm công tiêu hao trong giai đoạn thải cưỡng bức. Như Trang 7
Bài giảng: Máy xây dựng ta đã nói ở trên thì cuối kỳ xả lúc piston chưa đến ĐCT thì xupap nạp mở ra, nên cả hai xupap đều mở ra tạo thành góc trùng điệp của xupap. Đọc thêm: Để tăng chất lượng nạp và xả khí thời điểm mở và đóng xupap nạp và xupap xả thay đổi đi một chút, cụ thể: để tăng thời gian mở xupap thì xupap nạp không mở ngay tại thời điểm piston ở điểm chết trên mà mở sớm hơn một chút, để tận dụng động năng của dòng khí nạp thì xupap nạp đóng muộn một chút vì vậy lượng khí nạp sẽ được nạp vào nhiều hơn. Đối với xupap xả, khi piston đi gần đến điểm chết dưới trong kỳ cháy, lúc này áp suất trong xilanh đã giảm nhiều, việc sử dụng áp suất trong buồng cháy để biến chuyển thành cơ năng của piston không Hình 1.9: Góc phối khí của xupap mang lại hiệu quả cao nên xupap xả được mở sớm sản phẩm cháy được thổi ra ngoài, đồng thời để tận dụng động năng của dòng khí xả thì xupap xả được đóng muộn một chút sau khi piston đã đi qua ĐCT. Vì vậy có thời điểm cả hai xupap nạp và xả cùng ở trạng thái mở, người ta gọi thời điểm này là góc trùng điệp của xupap. Hình 1.9 là góc đóng mở của xupap của động cơ RENAULT CDI 11. 1.1.3.3. Động cơ xăng 2 kỳ a) Cấu tạo Ở động cơ xăng 2 kỳ, không có các xupap nạp và xả, việc nạp và xả khí được thực hiện bởi piston nên cấu tạo đơn giản hơn nhiều so với động cơ xăng 4 kỳ. Cửa xả được bố trí cao hơn cửa xả, nhưng của nạp không phải nạp hòa khí vào trong xilanh của động cơ mà nạp vào trong hộp trục khuỷu (vì vậy hộp trục khuỷu không có chứa dầu bôi trơn) sau đó được đưa vào trong xilanh thông qua cửa quét được đặt phía đối diện với cửa nạp. Để tăng hiệu quả nạp và xả khí đỉnh piston thường có kết Hình 1.10: Sơ đồ cấu tạo động cơ xăng 2 kỳ cấu không phẳng. b) Quá trình làm việc Hành trình I, piston đi lên: Piston di chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, cửa quét và cửa xả được piston đóng lại hòa khí bị nén lại làm cho nhiệt độ và áp suất tăng lên đồng thời cửa nạp mở ra hòa khí Trang 8
Bài giảng: Máy xây dựng được hòa trộn ở chế hòa khí được đẩy vào trong cacte qua cửa nạp ở phía dưới (1) khi piston đi đến gần ĐCT bugi đánh tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp (2). Hình 1.11: Thứ tự làm việc của động cơ xăng 2 kỳ Hành trình II, piston đi xuống Sau khi đánh tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp, màng lửa lan truyền ra cả buồng cháy làm nhiệt độ và áp suất trong xilanh tăng cao đẩy piston đi xuống, đầu tiên cửa xả được mở ra, do áp suất trong xilanh lớn nên sản phẩm cháy xả ra ngoài (3), khi piston tiếp tục di chuyển thì cửa quét khí cũng mở ra hòa khí từ cacte cũng được nạp vào trong xilanh nên hỗ trợ đẩy khí xả ra ngoài, vì vậy trong quá trình này một lượng hòa khí theo khí xả đi ra khỏi buồng cháy (4). Trong lúc này cửa nạp khí cũng được piston đóng lại. 1.1.3.4. Động cơ diesel 2 kỳ Khác với động cơ xăng 2 kỳ, động cơ diesel 2 kỳ có một xupap được bố trí ở cửa xả, còn cửa nạp (lỗ quét khí) được đóng mở bởi piston. Loại này được dùng trên những máy yêu cầu công suất rất lớn và tốc độ làm việc chậm như tàu thủy. a) Hành trình I Khi piston di chuyển từ ĐCD lên ĐCT, xupap xả ở trạng thái đóng. Đầu tiên các cửa quét khí (cửa nạp) của xilanh được mở ra, không khí từ ngoài môi trường được máy quét khí đẩy vào trong xilanh. Khi piston tiếp tục di chuyển đi lên thì các cửa quét này đóng lại không khí trong xilanh bị nén lại làm áp suất và nhiệt độ tăng lên, khi đi đến gần ĐCT vòi phun phun nhiên liệu vào xilanh ở dạng sương mù hòa trộn với không khí ở áp suất và nhiệt độ cao nên tự bốc cháy. Hình 1.12: Thứ tự làm việc của động cơ diesel 2 kỳ b) Hành trình II Trang 9
Bài giảng: Máy xây dựng Vòi phun tiếp tục phun nhiên liệu vào buồng cháy và bị đốt cháy làm áp suất trong buồng cháy tăng lên đẩy piston đi xuống làm quay trục khuỷu, khi piston đi xuống đến gần cửa quét thì xupap nạp mở ra, sản phẩm cháy có áp suất cao trong xilanh xả ra ngoài, khi piston đi qua khỏi cửa nạp thì máy quét khí thổi vào trong xilanh hổ trợ đẩy hết khí xả ra bên ngoài. 1.2 ĐỘNG CƠ ĐIỆN Động cơ điện được sử dụng rộng rãi trên các máy cố định cũng như di động như các máy nghiền sàng đá, máy trộn bê tông, cần trục Ưu điểm: hiệu suất cao, gọn nhẹ, chịu vượt tải tương đối tốt, thay đổi chiều quay và khởi động nhanh, giá thành hạ, làm việc tin cậy, dể tự động hóa, điều kiện vệ sinh công nghiệp tốt, ít gây ô nhiễm môi trường Nhược điểm: khó thay đổi tốc độ quay, momen khởi động nhỏ, phải có nguồn và mạng lưới cung cấp điện. Động cơ điện có nhiều loại, được chia ra làm các nhóm như sau: 1.2.1. Động cơ điện xoay chiều Động cơ điện không đồng bộ với roto lồng sóc cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, dể bảo quản, làm việc tin cậy. nhược điểm của nó là: hiệu suất thấp, không điều chỉnh được tốc độ. Loại này được sử dụng phổ biến nhưng công suất thường nhỏ hơn 10kW. Động cơ không đồng bộ roto dây quấn có cấu tạo phức tạp, đắt tiền, vận hành phức tạp nhưng tính khởi động và điều tốc khá tốt, thường được chế tạo với công suất (7÷100)kW. Động cơ điện xuay chiều đồng bộ có ưu điểm là hiệu suất và hệ số cos cao, tốc độ quay ổn định, hệ số quá tải lớn nhưng cấu tạo tương đối phức tạp, giá thành khá cao vì phải có thiết bị phụ khởi động động cơ nên thường dùng cho các máy có yêu cầu tốc độ quay không đổi. 1.2.2. Động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều mắc song song hoặc nối tiếp có phạm vi thay đổi tốc độ lớn, momen khởi động cao, đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dể dàng, do đó được dùng trong các thiết bị vận chuyển bằng điện, máy đào, cần trục, thang máy nhược điểm của chúng là giá thành đắt, phải tăng thêm vốn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu hay máy phát điện 1 chiều. Đọc thêm: Bơm và động cơ thủy lực Bơm và động cơ thủy lực ngày nay được sử dụng rộng rải trong máy xây dựng và xếp dỡ. Đặc điểm của máy thủy lực là có thể làm việc hai chiều: vừa là bơm (nhận cơ năng để tạo ra dòng chất lỏng với áp suất cao) hoặc động cơ (nhận dầu áp lực cao để tạo thành momen quay trên trục hoặc chuyển động tịnh tiến của cán piston). Có nhiều loại động cơ thủy lực, nhưng phổ biến có các loại sau: Bơm bánh răng (hình1.13 a): Gồm vỏ bơm 3 và các bánh răng 1 và 2. Một trong hai bánh răng dược dẫn động từ động cơ, bánh răng thứ hai quya tự do trên trục. các bánh răng quay ăn khớp dồn ép dầu từ khoang hút vào khoảng trống giữa các răng và vỏ bơm dẫn đến khoang đẩy, tốc Trang 10
Bài giảng: Máy xây dựng độ làm việc của bánh răng thường (500÷1500)rpm. Tùy theo tốc độ quay, áp lực và độ nhớt của dầu thủy lực, hiệu suất của bơm bánh răng (0,65÷0,85). Loại này thường làm việc tới áp suất 10Mpa và công suất có thể đến 40kW. Hình 1.13: Sơ đồ cấu tạo các loại bơm thủy lực a)Bơm bánh răng; b)Bơm piston hướng trục (nguyên lý); c)Bơm cánh gạt; d)Sơ đồ cấu tạo bơm piston hướng trục không điều chỉnh. 1,2.Bánh răng; 3.Vỏ bơm; 4.Piston; 5.Tay biên; 6.Mâm nghiêng; 7.Khoang phân phối; 8.Rôto; 9.Cánh gạt; 10.Chốt trung tâm; 11.Vỏ bơm; 12,13. Ổ bi; 14.Mâm; 15.Tay biên; 16.Piston; 17.Xilanh; 18.Khoang phân phối; 19.Nắp bơm; 20.Trục bơm Bơm piston (hình 1.13a, d):: Được chia ra làm hai loại: loại hướng trục và hướng kính. Trong đó loại hướng trục sử dụng phổ biến hơn vì bố trí truyền dẫn thủy lực gọn. Nguyên lý làm việc của bơm hướng trục như sau: trục bơm làm quay mâm nghiêng 6 quanh tâm quay I-I, và qua các tay biên 5 làm quay khối xilanh – vỏ bơm 3. Các tay biên 5 được nối bằng khớp cầu với mâm nghiêng 6 trên đường tròn có đường kính Db và piston 4. Vì mâm đặt nghiêng so với trục quay của bơm, nên khi quay đồng thời tạo ra chuyển động tịnh tiến qua lại của piston trong các xilanh. Khi mâm nghiêng quay được nửa vòng sẽ làm piston thực hiện trọn vẹn hành trình về một phía, ở nửa vòng quay tiếp theo sẽ thực hiện hành trình theo hướng ngược lại. nhờ khoang phân phối 7, khi piston đi về phía trái sẽ thông với đường đẩy của hệ thống bơm, còn khi đi về phía phải thông với đường hút. Năng suất bơm phụ thuộc vào góc nghiêng của mâm, ở một số bơm góc này có thể thay đổi được nhờ hệ thống điều khiển. Hình 1.13d là kết cấu của loại bơm piston hướng trục không điều chỉnh được. Các loại bơm piston hướng trục có áp suất làm việc đến 50Mpa, năng suất bơm đến 750l/ph và số vòng quay tới 3000rpm. Hiệu suất bơm có thể đạt (0,86÷0,9). Trang 11
Bài giảng: Máy xây dựng Bơm cánh gạt (hình 1.13c): Cấu tạo gồm: vỏ bơm 3, trục dẫn động rôto 8 đặt lệch tâm trên trục, các cánh gạt 9 dịch chuyển trong các rãnh roto. Khi roto quay, các cánh quét do lò xo ép vào thành vỏ bơm tạo ra các khoang đưa dầu từ khoang hút B sang khoang đẩy H. Khi độ lệch tâm e càng lớn, do dầu được lấy đi từ khoang hút nên tạo ra độ chân không hút dầu từ bình chứa vào. Bơm cánh gạt có áp suất tới 18Mpa và hiệu suất (0,8÷0,85). 1.3 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG TRÊN DÙNG TRÊN MÁY XÂY DỰNG Trong quá trình làm việc của máy móc nói chung và của máy xây dựng nói riêng, nguồng công suất do bộ phận động lực sinh ra cần phải được truyền tớii các bộ phận chức năng (hay còn gọi là bộ công tác) để cho các bộ công tác hoạt động. Cơ cấu làm nhiện vụ truyền công suất được gọi là cơ cấu truyền động. Hình 1.14: Sơ đồ hệ thống truyền động Phải đưa cơ cấu truyền động thành một khâu trung gian giữa động cơ và bộ công tác để giải quyết một số vấn đề mà động cơ không thể trực tiếp thực hiện được hoặc thực hiện không có hiệu quả. Ví dụ: khi máy di chuyển, cần phải thay đổi tốc độ, momen và cả chiều chuyển động trong một số chế độ làm việc khác nhau của máy như: leo dốc, bắt đầu di chuyển, lùi Bản thân động cơ không tự thực hiện được các yêu cầu này vì nó chỉ làm việc ổn định trong phạm vi thay đổi không nhiều của trị số momen và tốc độ quay. Khi sự thay đổi vượt quá phạm vi giới hạn động cơ sẽ ngừng làm việc. Hoặc việc sử dụng động cơ cao tốc có thêm bộ truyền giảm tốc sẽ hiệu quả hơn so với sử dụng động cơ có tốc độ thấp mà không có bộ truyền. 1.3.1. Truyền động cơ khí 1.3.1.1. Đặc điểm Truyền động cơ khí là dạng truyền động dùng các cơ cấu để biến đổi các thông số chuyển động phù hợp với đối tượng công tác như thay đổi tốc độ, momen, chiều và dạng chuyển động Hiện nay, mặc dù có những kiểu truyền động hiện đại khác nhưng truyền động cơ khí vẫn chiếm phần lớn, đặc biệt trong ngành ô tô, máy kéo, máy xây dựng và xếp dỡ a) Ưu điểm Có khả năng truyền lực lớn Độ tin cậy làm việc cao Cho phép thay đổi đặc tính làm việc một cách linh hoạt Cơ cấu truyền động ma sát có khả năng chống quá tải do vậy tránh được hỏng hóc đột xuất cho máy Trang 12
Bài giảng: Máy xây dựng Chế tạo đơn giản và giá thành hạ b) Nhược điểm Độ ồn trong lúc làm việc cao Điều khiển nặng và kém nhạy Kích thước của một số cơ cấu cồng kềnh Không truyền động đi xa. 1.3.1.2. Phân loại Hình 1.15: Các loại truyền động cơ khí 1.3.2. Truyền động điện 1.3.2.1. Đặc điểm Trong máy xây dựng truyền động điện áp dụng khá phổ biến. Hệ thống thực chất là các thiết bị được dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng cho các bộ phận công tác của máy đồng thời dùng để điều khiển các bộ phận công tác đó. Hệ thống bao gồm: động cơ điện, bộ phận truyền động, dâu dẫn và các thiết bị điều khiển, ngoài ra, trong hệ thống truyền động điện còn có những bộ phận đặc biệt dùng để biến đổi điện năng với mục dích thay đổi các thông số của chúng, đó là các bộ nắn điện, bộ biến đổi tần số a) Ưu điểm Truyền được xa và rất xa nhưng kích kích thước vẫn nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ Có khả năng tự động hóa cao, truyền động nhanh, chính xác Đảm bảo vệ sinh môi trường Hoạt động tương đối êm dịu, không gây tiếng ồn lớn Chăm sóc kỹ thuật dể dàng b) Nhược điểm Đòi hỏi các chặt chẻ các biện pháp và thiết bị an toàn cho người và thiết bị Yêu cầu trình độ sử dụng cao Thường phối hợp với các loại truyền động khác và công suất truyền động thường không quá 100KW. 1.3.2.2. Phân loại Trang 13
Bài giảng: Máy xây dựng Phương pháp phân loại Các loại truyền động điện Theo loại dòng điện a) TĐĐ dòng xoay chiều với tần số công nghiệp và tần số cao b) TĐĐ dòng xoay chiều c) TĐĐ dòng xoay chiều – một chiều Theo số lượng động cơ a) TĐĐ một động cơ đơn chiếc (1 động cơ dẫn động một cơ dẫn động cấu máy) b) TĐĐ một động cơ theo nhóm (1 động cơ dẫn động cho nhiều cơ cấu máy) c) TĐĐ nhiều động cơ (nhiều động cơ dẫn động cho một cơ cấu máy) Theo cấu tạo động cơ a) TĐĐ dòng một chiều điện TĐĐ với động cơ điện kích thích song song TĐĐ với động cơ điện kích thích nối tiếp và hỗn hợp b) TĐĐ dòng xoay chiều TĐĐ xoay chiều 1 pha TĐĐ xoay chiều 3 pha TĐĐ với động cơ điện đồng bộ TĐĐ với động cơ điện không đồng bộ: + Rôto lồng sóc + Rôto dây quấn 1.3.3. Truyền động thủy lực 1.3.3.1. Đặc điểm Truyền động thủy lực là một tiến bộ khoa học kỹ thuật, được áp dụng rộng rải trong những năm gần đây. Việc áp dụng TĐTL ngày càng nhiều đã góp phần nâng cao các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy móc, nhất là đáp ứng một phần nhu cầu tự động hóa ngày càng cao trong kỹ thuật. Trên các máy xây dựng – xếp dỡ, đặc biệt là máy thi công, khuynh hướng thủy lực hóa dần dần đã chiếm ưu thế tuyệt đối. a) Ưu điểm Có khả năng truyền được lực lớn và đi xa Trọng lượng và kích thước của bộ truyền nhỏ Có khả năng tạo những tỷ số truyền lớn Quán tính của truyền động nhỏ Truyền động êm dịu không gây ồn Điều khiển nhẹ nhàng, dể dàng, tiện lợi, không phụ thuộc vào công suất truyền lực. Cho phép điều chỉnh vô cấp tốc độ của bộ công tác Có khả năng tự bôi trơn bộ truyền, kéo dài tuổi thọ của máy Có khả năng tự bảo vệ khi quá tải Trang 14
Bài giảng: Máy xây dựng Có khả năng bố trí bộ truyền theo ý muốn, tạo hình dáng tổng thể đẹp, có độ thẩm mỹ cao Dể dàng chuyển đổi chuyển động quay sang tịnh tiến và nguợc lại. Sử dụng các cụm máy đã được tiêu chuẩn hóa, thống nhất hóa, tiện lợi cho việc sửa chữa, thay thế các cụm chi tiết. b) Nhược điểm Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng công tác dể bị rò rỉ hoặc không khí bên ngoài dể lọt vào làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn định của bộ truyền động. Áp suất của dầu công tác khá cao, đòi hỏi phải chế tạo bộ truyền động từ các loại vật liệu đặc biệt và chất lượng công nghệ chế tạo phải rất cao do vậy giá thành đắt. 1.3.3.2. Phân loại Truyền động thủy động: năng lượng truyền đi do sử dụng động năng của dầu (tốc độ di chuyển của dầu lớn) còn áp suất không cần lớn. Ví dụ: ly hợp thủy lực, biến mô thủy lực. Kiểu truyền động này hiện nay sử dụng phổ biến trong các máy hiện đại như: máy ủi, máy san, máy đầm lèn, các loại xe kéo có sức kéo lớn Hình 1.16: Sơ đồ truyền lực của máy ủi KOMATSU Truyền động thủy tĩnh: năng lượng truyền động dưới hình thức dầu có áp suất cao và chuyển động với vận tốc nhỏ. Hình 1.17: Sơ đồ truyền động thủy lực của cần cẩu LIEBHERR LTM1030 1.3.4. Truyền động khí nén Trang 15
Bài giảng: Máy xây dựng 1.3.4.1. Đặc điểm Trong máy xây dựng – xếp dỡ truyền động khí nén tuy không được sử dụng phổ biến như các kiểu truyền động cơ khí, thủy lực hay điện nhưng vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc hổ trợ các hệ thống truyền động trên và đặc biệt trong các hệ thống điều khiển như: phanh hãm và truyền lực của các loại cần trục, máy đào, máy khoan a) Ưu điểm Cự ly truyền động tương đối xa Môi chất công tác là không khí có sẵn trong thiên nhiên Bộ truyền động sạch sẽ Tốc độ truyền động nhanh dẫn tới các cơ cấu chấp hành cũng cao Cấu trúc hệ thống mạch đơn giản hơn nhiều so với mạch truyền động thủy lực vì khí ép dùng xong được xả ngay ra ngoài trời không cần dẫn về bình chứa. b) Nhược điểm Áp lực truyền nhỏ nên lực và momen dẫn động nhỏ Đòi hỏi khắt khe về vấn đề bảo đảm an toàn Khó phát hiện rỏ rỉ hơi Đòi hỏi chất lượng công nghệ chế tạo cao nên giá thành khá đắt 1.3.4.2. Phân loại 1 2 1.Máy nén khí 2.Đường ống chính 3.Xilanh khí nén 3 4.Van điện khí 4 5.Đường ống nhánh 5 Hình 1.18: Sơ đồ tổng thể hệ thống truyền động khí nén trong trạm trộn bêtông tự động Loại truyền động áp suất thấp: có áp suất khí nén khoảng 0,01Mpa, loại này dùng nhiều trong các hệ thống tự động hóa đo lường và điều khiển. Loại truyền động áp suất trung bình: có áp suất khí nén trong khoảng (0,01÷0,02)Mpa, loại này được dùng trong hệ thống đo lường vạn năng Loại truyền động có áp suất cao: áp suất khí nén (0,2÷1,0)Mpa, loại này dùng phổ biến nhất trong các loại máy móc thiết bị nói chung. Loại truyền động áp suất rất cao: trên 1,0Mpa, được dùng trong các trường hợp đặc biệt như bộ tăng áp của động cơ diesel cỡ lớn, hệ thống khí nén trong máy bay Trang 16
Bài giảng: Máy xây dựng CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 1. Trình bày sơ đồ cấu tạo của động cơ và các khái niệm cơ bản của động cơ đốt trong? 2. Trình bày các chi tiết chính trong hệ thống trục khuỷu thanh truyền và cơ cấu phối khí? 3. Hãy trình bày chức năng của các hệ thống chính trong động cơ (hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn, hệ thống cung cấp nhiên liệu)? 4. Hãy trình bày quá trình làm việc của động cơ xăng và diesel 4 kỳ? 5. Hãy trình bày đặc điểm của các loại truyền động dùng trên máy xây dựng? Trang 17
Bài giảng: Máy xây dựng Chương 2 MÁY TRỤC VẬN CHUYỂN 2.1. KHÁI NIỆM CHUNG 2.1.1. Công dụng Máy và thiết bị nâng được dùng để nâng vật liệu, hàng hóa và người lên theo phương thẳng đứng, đôi khi còn được dùng để di chuyển vật theo phương ngang nhưng ở cự li ngắn (trong phạm vi nhà máy hoặc công trường). Ví dụ: Các loại cầu trục, cổng trục Trong thực tế, máy và thiết bị nâng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực như: Bốc xếp hàng tại các cảng sông, cảng biển, nhà ga, bến xe, nhà ga Lắp ráp thiết bị công nghiệp, lắp đặt đường ống v.v Xây lắp nhà cao tầng Bốc dỡ vật liệu xây dựng tại các kho bãi Thực hiện các nguyên công phục vụ sản xuất trong các phân xưởng cơ khí, sửa chữa và các phân xưởng khác. 2.1.2. Phân loại Dựa vào kết cấu và công dụng, máy và thiết bị nâng được chia thành ba nhóm chính: 2.1.2.1. Thiết bị nâng đơn giản Là loại chỉ có một cơ cấu nâng (hạ) vật theo phương thẳng đứng như: Kích, tời, palăng. Trong đó palăng là loại được treo cố định ở trên cao để nâng vật hoặc làm một cơ cấu của máy nâng phức tạp ( ví dụ: Cơ cấu nâng của cần trục cầu ). 2.1.2.2. Thang nâng xây dựng Được đặt cố định tại một chỗ để nâng hạ vật. Hàng và người tham gia xây dựng công trình được để trên bàn nâng hoặc trong ca bin. Vì vậy, thang nâng thường có hai loại là thang nâng chở hàng và thang nâng chở hàng và người (còn gọi là thang máy thi công). 2.1.2.3. Cần trục Đây là loại điển hình của máy nâng, đang được sử dụng rất phổ biến. Cần trục là loại máy nâng phức tạp. Tùy theo kết cấu và công dụng, cần trục được chia thành: a) Cần trục tháp: được dùng để vận chuyển vật liệu và lắp ráp các cấu kiện xây dựng trong xây dựng nhà cao tầng với không gian phục vụ rộng. b) Cần trục tự hành vạn năng: là cần trục kiểu cần và di động linh hoạt, cơ động. Chúng có thể phục vụ trong miền làm việc bất kỳ. Ngoài thiết bị cần trục, trên máy cơ sở của cần trục tự hành vạn năng còn có thể lắp nhiều thiết bị làm việc khác như các thiết bị làm việc của máy đào một gầu, thiết bị đóng (hạ) cọc, thiết bị khoan Trang 18
Bài giảng: Máy xây dựng c) Cần trục cột kiểu cần cố định: mà điển hình là cần trục cột buồm. Nó được dùng để nâng hạ và vận chuyển hàng trong miền diện tích bao của cần trục. 2.1.2.4. Máy trục kiểu cầu Được dùng để nâng hạ, vận chuyển vật liệu và lắp ráp cấu kiện trong miền làm việc có hình hộp chữ nhật. Chúng gồm các loại sau: a) Cầu trục Thường được dùng trong các nhà máy để xếp dỡ và lắp ráp các cấu kiện xây dựng cũng như các thiết bị máy móc khác. Sau khi công trình hoàn thành, cần trục cầu có thể tiếp tục được sử dụng trong việc khai thác các công trình đó. Bộ phận chính của cần trục cầu là dàn cầu với cơ cấu di chuyển bằng bánh sắt trên đường ray. Ray đó được đặt trên hai hàng vai cột bê tông cốt thép dọc nhà máy. Trên dàn cầu, có palăng nâng hạ vật, palăng này được đặt trên xe con di động dọc theo dàn cầu. Như vậy, vật nâng có thể di động cùng với xe con theo chiều ngang nhà máy, đồng thời xe con mang vật nâng lại di động cùng với cầu trục dọc nhà máy. b) Cổng trục Được dùng để xếp dỡ hàng trong các kho bãi, trong các nhà máy bê tông đúc sẵn, để lắp ráp các cấu kiện khi xây dựng các nhà máy thủy điện, các công trình cầu Kết cấu thép của cổng trục gồm có hai bộ phận chính: Dàn cầu và chân cổng. Dàn cầu trục được đặt trên hai chân cổng, hai chân cổng này di chuyển trên hai đường ray. Trên dàn cầu có xe con nâng hạ vật, xe con đó có thể di chuyển dọc theo dàn cầu nhờ tời và cáp kéo. Đồng thời xe con cũng di chuyển cùng cổng trục. c) Cầu trục cáp: Được dùng để vận chuyển vật liệu xây dựng qua thung lũng, lên đỉnh núi cao, qua sông, suối. Bộ phận chính của cần trục cáp là hai tháp có kết cấu ống hoặc dàn không gian và cáp treo được nối với hai đầu của hai tháp. Khoảng cách trung bình giữa hai tháp thường từ (400 ÷ 500)m, có thể lên đến 1000(m). Cáp treo của cần trục cáp là loại cáp thép chuyên dùng được bao bọc một lớp vỏ đặc biệt để cáp có bề mặt nhẵn, tròn đều và không rỉ, đảm bảo cho xe con mang vật nâng (hoặc cabin chở người) có thể di chuyển dễ dàng trên cáp. Hiện nay, ở nước ta đã sử dụng cáp treo để vận chuyển người từ chân núi lên đỉnh núi cao như ở Yên Tử, Chùa Hương Tích, Đà Nẵng, 2.1.3. Các thông số cơ bảng của máy nâng Các thông số kỹ thuật cơ bản của các loại máy nâng gồm: Hình 2.1: Các thông số cơ bản và đường đặc tính tải trọng của cần trục kiểu cần Trang 19
Bài giảng: Máy xây dựng 2.1.3.1. Sức nâng Được ký hiệu là Q, đơn vị tính là tấn, là trọng lượng của hàng (vật nặng) lớn nhất mà máy nâng có thể nâng được ở tầm với đã cho. Nói chung khi tăng tầm với, sức nâng giảm, sức nâng đạt đến cực đại khi tầm với nhỏ nhất. 2.1.3.2. Mô men tải MT (T.m) Là tích số giữa sức nâng và tầm với. Mô men tải có thể là không đổi hoặc thay đổi theo tầm với. 2.1.3.3. Tầm với R (m) Là khoảng cách từ tâm quay của cần trục đến tâm của móc câu treo hàng, hoặc khẩu độ L đối với cầu trục, cổng trục, đơn vị tính là m. 2.1.3.4. Chiều cao nâng móc câu lớn nhất H, (m): Là khoảng cách từ mặt nền máy đứng đến tâm móc câu ở vị trí làm việc cao nhất. Khi nâng hạ cần thì chiều cao nâng thay đổi phụ thuộc vào tầm với. Quan hệ giữa sức nâng, tầm với và chiều cao nâng móc câu được biểu thị bằng đường đặc tính tải trọng (Hình 2.1b). 2.1.3.5. Khả năng vượt dốc của cần trục, (%): Là độ dốc dọc theo đường di chuyển mà cần trục có thể vượt qua. 2.1.3.6. Trọng lượng máy nâng, Gj (T): Là trọng lượng bản thân các bộ phận của máy nâng. 2.1.3.7. Tốc độ làm việc của máy nâng gồm: Tốc độ nâng hạ hàng (m/s). Tốc độ thay đổi tầm với (m/s). Tốc độ quay cần trục (vòng / phút). Tốc độ di chuyển (m/s) 2.1.3.8. Kích thước bao: Là kích thước lớn nhất theo các chiều rộng, dài, cao (m) của máy 2.1.4. Năng suất của máy nâng Năng suất sử dụng của máy nâng tính cho một giờ làm việc như sau: NQ = n. Q. kt. kQ (tấn/ giờ) (2.1) Ở đây: n Số chu kỳ làm việc của máy trong một giờ, được tính như sau: n = 3600 T T Thời gian của một chu kỳ làm việc (giây) T = T1 + T2 T1 Thời gian làm việc của các bộ máy trong máy nâng T2 Thời gian làm việc thủ công để tháo dỡ móc câu, điều chỉnh và đưa vật vào vị trí kQ Hệ số sử dụng tải trọng, kQ < 1 kt Hệ số sử dụng thiết bị theo thời gian, kt < 1 Q Sức nâng của máy (tấn) Qi Qtb KQ = = m.Q Q Qi Tổng khối lượng các mã hàng đã được nâng thực tế m Số mã hàng Qtb Trọng lượng trung bình của các mã hàng đã nâng. Trang 20
Bài giảng: Máy xây dựng Khi cần trục đã lắp gầu ngoạm để xếp dỡ hàng rời, thì Qtb được tính như sau: Qtb = V.. (Tấn) Ở đây: V Dung tích của gầu ngoạm (m3)  Tỷ trọng của vật liệu rời (tấn / m3)  Hệ số đầy gầu (Tra theo bảng) 2.2. CÁC CỤM VÀ CHI TIẾT CƠ BẢN CỦA MÁY NÂNG 2.2.1. Khái niệm về truyền động cáp Truyền động cáp gồm có tời kết hợp với palăng cáp để nâng (hạ) vật theo phương đứng hoặc kéo xe con mang vật nâng di chuyển theo phương ngang. Đôi khi, người ta còn dùng truyền động cáp để dẫn động cơ cấu quay của một số loại máy xây dựng. Sơ đồ truyền động cáp đơn giản để nâng vật được thể hiện trên (Hình 2.2) 1. Tang nâng vật 2. Các puly đổi hướng cáp nằm ngoài palăng 3. Palăng cáp nâng vật 4. Cáp thép 5. Cụm puly di động của palăng Hình 2.2: Truyền động cáp Các bộ phận chính của truyền động cáp gồm có: Cáp thép, các puly cố định và di động, tang cuốn cáp, palăng cáp, 2.2.2. Cáp thép Cáp thép là chi tiết rất quan trọng, được sử dụng trong hầu hết các máy nâng. Các yêu cầu chung đối với cáp là: An toàn trong sử dụng Độ mềm cao, dễ uốn cong, đảm bảo độ nhỏ gọn của cơ cấu và của máy Đảm bảo độ êm dịu, không gây ồn khi làm việc trong cơ cấu và máy nói chung Trọng lượng riêng nhỏ, giá thành thấp Đảm bảo độ bền lâu, thời hạn sử dụng lớn. Đặc điểm cấu tạo chung của thép được thể hiện trên (Hình 2.3). Cấu tạo của cáp gồm: Cáp thép được bện từ những sợi thép cacbon tốt bằng các thiết bị chuyên dùng. Các sợi dây thép này được chế tạo bằng công nghệ kéo nguội có đường kính từ 0,5 đến (2÷3) mm và giới hạn bền kéo cao: (1400 ÷ 2000) N/mm2. Bên ngoài các sợi dây thép được tráng lớp kẽm để chống rỉ, tuy nhiên sợi thép sau khi tráng kẽm có độ bền giảm đi 10%. Cần lưu ý rằng, sử dụng những sợi thép có giới hạn bền tính toán theo kéo nhỏ Trang 21
Bài giảng: Máy xây dựng để bện cáp sẽ dẫn đến cáp có đường kính lớn, còn dùng sợi thép có giới hạn bền tính toán theo kéo lớn thì cáp sẽ có độ cứng lớn làm giảm thời hạn sử dụng cáp. Vì vậy nên dùng sợi thép có giới hạn bền tính toán theo kéo từ (1600 ÷ 1800) N/mm2 để bện cáp 2.2.2.1. Các loại cáp thép: Phương pháp bện cáp có ảnh hưởng lớn đến độ uống cong, độ bền và độ bền lâu của cáp. a) Theo số lớp cáp bện, cách bện có những loại cáp sau: Cáp bện đơn: Do nhiều sợi thép bện quanh một sợi ở giữa làm lõi (Hình 2.3a). Loại này có độ cứng lớn nên thường dùng để treo, buộc. Loại cáp bện đơn có lớp bọc kín bên ngoài có ưu điểm là: Bề mặt trơn, chịu được tải trọng xô ngang và chống gỉ tốt nên được dùng làm cáp treo chịu tải trọng cần trục cáp (Hình 2.3b). Cáp bện kép: Gồm các dánh là các cáp bện đơn và các dánh được bện quanh một lõi (Hình 2.3c). Vật liệu làm lõi cáp có ảnh hưởng đến độ cứng của cáp . Đối với cáp cuốn lên tang nhiều lớp cáp vói dung lượng lớn, để giảm biến dạng của cáp do các lớp cáp đè lên nhau có thể dùng cáp lõi thép. Tuy nhiên trong trường hợp này đường kính tang và các puly dẫn cáp rất lớn. Với cáp làm việc trong môi trường nhiệt độ cao, người ta thường dùng cáp lõi amiăng. Đa số các trường hợp khác người ta dùng cáp lõi đay với ưu điểm là cáp có độ uốn cong tốt và khả năng tự bôi trơn tốt hơn. Trên (Hình 2.3c) là mặt cắt của loại cáp lõi đay với 8 và 6 dánh. Thông dụng nhất là cáp bện kép với 6 dánh cáp. Cáp bện ba lớp: Gồm các cáp bện kép, được coi là dánh, được bện quanh lõi một lần nữa (Hình 2.3d). Do có nhiều lõi nên cáp bện ba lớp mềm hơn cáp bện kép, song chế tạo phức tạp hơn, giá thành cao và các sợi thép trong cáp quá bé dễ bị đứt do mòn. Cáp bện ba thường được dùng trong các thiết bị phục vụ cho công tác lắp dựng cần trục. Hình 2.3: Cấu tạo cáp thép Nhìn chung cáp bện kép là cáp được sử dụng rộng rải nhất trong đó loại cáp bện kép lõi đay với 6 dánh cáp là thông dụng hơn cả. b) Theo chiều bện các sợi thép và các dánh tạo thành cáp Cáp bện xuôi: Là cáp có các sợi thép trong dánh bện cùng chiều với chiều bện của các dánh quanh lõi (Hình 2.4b). Các sợi thép tiếp xúc với nhau tương đối tốt nên loại này tương đối mềm và tuổi thọ cao song dễ bị bung ra và lại có xu hướng xoắn lại, nhất là khi treo vật trên một sợi cáp. Vì vậy cáp bện xuôi thường chỉ dùng vào việc nâng vật theo dẫn hướng trong các loại thang nâng, tời kéo. Trang 22
Bài giảng: Máy xây dựng Hình 2.4: Các cách bện cáp thép Cáp bện chéo: Là cáp có chiều bện của các sợi thép trong dánh ngược với chiều bện của các dánh quanh lõi (Hình 2.4a). Loại này có độ cứng lớn, tuổi thọ không cao nhưng khó bị bung ra và không bị xoắn nên an toàn trong sử dụng. Cáp bện chéo được dùng nhiều trong các loại cần trục, đặc biệt khi dùng để nâng gầu ngoạm. Cáp bện hỗn hợp: Là cáp mà các sợi thép trong một số dánh được bện xuôi, trong các dánh khác thì bện chéo. Loại này tuy khó chế tạo nhưng có ưu điểm của cả hai loại cáp bện xuôi và bện kép. - Cáp có tiếp xúc điểm là loại có đường kính các sợi thép trong dánh bằng nhau, hai lớp sợi thép cuốn trong dánh có bước bện khác nhau nên giữa các sợi thép có tiếp xúc điểm với nhau (Hình 2.4c). Do tiếp xúc điểm nên khi cáp bị cuốn cong, các sợi thép đè lên nhau với áp lực lớn và giữa các sợi thép có ma sát làm chúng chóng mòn, dễ bị đứt. - Cáp có tiếp xúc đường (Hình 2.4d) là loại cáp do những sợi thép có đường kính khác nhau bện thành dánh với các lớp bện có bước bện bằng nhau làm các sợi kề nhau tiếp xúc với nhau trên suốt chiều dài. Đường kính khác nhau của các sợi thép trong dánh tạo điều kiện cho chúng xếp đầy tiết diện cáp. Loại này khắc phục được những nhược điểm của loại cáp có tiếp xúc điểm. Các sợi thép nhỏ và lớn trong dánh được sử dụng hợp lý vừa đảm bảo độ mềm của cáp vừa đảm bảo độ bền, độ bền lâu của cáp. 2.2.2.2. Tính chọn và sử dụng cáp thép Vì cáp là chi tiết tiêu chuẩn, nên trong thực tế chỉ tính toán để chọn cáp theo tải trọng kéo đứt. Cáp thép được chọn theo điều kiện sau: Smax. n ≤ Sđ (2.2) Trong đó: Smax - Lực căng cáp tính toán lớn nhất trong quá trình làm việc không kể đến các tải trọng động (kG) Sđ – Tải trọng phá hỏng do nhà chế tạo xác định và cho trong bảng cáp tiêu chuẩn tùy thuộc vào loại cáp, đường kính cáp, và giới hạn bền của vật liệu sợi thép (kG). n - Hệ số an toàn bền của cáp được tra theo tiêu chuẩn tùy theo loại máy và chế độ làm việc (n lấy không nhỏ hơn giá trị trong tiêu chuẩn). Giá trị n có thể tham khảo ở bảng dưới đây: Trang 23
Bài giảng: Máy xây dựng Kiểu dẫn động và chế độ Phạm vi sử dụng cáp Hệ số an toàn bền n làm việc của máy Dẫn động bằng tay 4,5 Cáp nâng ở các máy trục Dẫn động bằng máy 5÷6 Cáp gầu ngoạm Dẫn động bằng máy 5÷6 Cáp của tời chở người Dẫn động bằng máy 9 (thang máy) 2.2.3. Puly Puly là bánh xe có rãnh để cáp vòng qua khi cần thay đổi hướng cáp hoặc thay đổi lực căng của cáp Tùy theo công dụng, có hai loại puly được dùng trên máy nâng – vận chuyển: Puly cố định để đổi hướng cáp (Hình 2.5a): Trong trường hợp này lực căng cáp: Puly di động để giảm lực căng cáp (Hình 2.5b) Lực căng cáp: Trong đó ηpl – Hiệu suất của puly. Ngoài ra còn có puly cân bằng được dùng trong các palăng cáp. Hình 2.5: Cấu tạo puly Các thông số cơ bản của puly gồm có (Hình 2.5c): Chiều sâu h của rãnh đặt cáp phải đảm bảo sao cho cáp không bị tuột ra khỏi rãnh puly khi vật nâng bị lắc hoặc quay trong quá trình nâng (hạ). Để thỏa mãn điều kiện đó thì h = (1,5 ÷ 2,5)dc, Trong đó: dc – đường kính cáp Một số trường hợp đặc biệt, ví dụ: puly ở đầu cần của các loại cần trục, máy đào gầu dây hoặc máy đào gầu ngoạm điều khiển bằng cáp, thường có rãnh sâu hơn: h=5dc Góc nghiêng giữa hai thành nghiêng của rãnh puly: φ = 400 ÷ 600. Khi = 600 thì góc lệch  cho phép giữa cáp và mặt phẳng puly là  = 60. Đáy rãnh puly là một cung tròn bán kính: r = (0,5 ÷ 0,6)dc Độ mở hay chiều rộng phía trên của rãnh puly: b = (2 ÷ 2,5)dc Trang 24
Bài giảng: Máy xây dựng Puly dùng trong máy xây dựng có chế độ làm việc nhẹ và trung bình được đúc từ gang xám. Khi chế độ làm việc nặng và rất nặng thì puly được đúc từ thép đúc. 2.2.4. Tang Tang được dùng để cuốn cáp, biến chuyển động quay của tang thành chuyển động tịnh tiến của cáp, đồng thời truyền lực tới cáp và các bộ phận khác. Tang có nhiều hình dạng khác nhau, nhưng được dùng phổ biến trên máy xây dựng là tang hình trụ, Trên tang có thể dùng để quấn một lớp cáp (Hình 2.6b) hoặc nhiều lớp cáp (Hình 2.6a). Khi tang quấn một lớp cáp thì bề mặt trụ của tang được chế tạo rãnh (Hình 2.6b) để cho cáp nằm vào đó, các vòng cáp không tiếp xúc với nhau, đồng thời tăng diện tích tiếp xúc giữa cáp và tang, tránh hiện tượng cáp bị trượt dọc theo bề mặt tang. Nhờ vậy, cáp không bị ăn mòn và tăng tuổi thọ cho cáp. Tang quấn nhiều lớp cáp (Hình 2.6a) có bề mặt trơn nhẵn, để quấn được nhiều lớp cáp thì hai bên tang có thành đứng để các lớp cáp phía trên không bị trượt ra ngoài. Loại này thường được sử dụng khi dung lượng cáp cần cuốn lớn, như tang cuốn cáp nâng hạ hàng của cần trục. Hình 2.6: Cấu tạo của tang 2.2.5. Pa lăng cáp 2.2.5.1. Công dụng và phân loại palăng cáp Palăng cáp là một hệ thống gồm các puly cố định và di động được nối với nhau bằng cáp để giảm lực căng cáp so với lực kéo của hệ thống hoặc tăng tốc độ kéo của hệ thống so với tốc độ cáp. Thông số cơ bản đặc trưng cho palăng cáp là bội suất, kí hiệu là a, được định nghĩa như sau: Bội suất của palăng đó là tỷ số giữa vận tốc đầu dây quấn lên tang và vận tốc nâng vật, và được xác định theo công thức sau: Vtg a = (2.3) Vng Ở đây: Vtg Vận tốc đầu dây cuốn lên tang (m/s) Vng Vận tốc nâng vật (m/s) Trang 25
Bài giảng: Máy xây dựng Hoặc cũng có thể định nghĩa như sau: Bội suất của palăng cáp là số lần lực căng trong các nhánh dây giảm đi so với trường hợp treo vật trực tiếp. n a = (2.4) m Trong đó: n Số nhánh cáp treo vật m Số nhánh cáp quấn vào tang Dựa vào công dụng, palăng cáp được phân thành: Palăng lợi lực: gọi tắt là palăng lực (hay còn gọi là palăng thuận). Dùng palăng này sẽ có lợi về lực nhưng thiệt về đường đi và vận tốc. Palăng lợi lực gồm có palăng đơn và palăng kép.  Palăng đơn: là palăng có một đầu cáp quấn vào tang.  Palăng kép: là palăng có hai đầu cáp quấn vào tang. Palăng lợi về vận tốc: gọi tắt là palăng vận tốc (hay là palăng nghịch). Dùng palăng này sẽ lợi về vận tốc và đường đi nhưng thiệt về lực 2.2.5.2. Palăng đơn lợi lực: a) Palăng đơn loại một: Là palăng có nhánh cáp ra khỏi puly cố định phía trên và loại này có số puly (n) bằng số nhánh cáp treo vật (m). Palăng đơn loại một là loại thông dụng nhất và thường được dùng trong cần trục quay kiểu cần. Hình 2.7: Pa lăng đơn loại một b) Palăng đơn loại hai: Là palăng có nhánh cáp ra khỏi palăng từ puly di động phía dưới và loại này có số nhánh cáp treo vật (m) bằng số puly trong palăng (n) cộng với 1 Trang 26
Bài giảng: Máy xây dựng Hình 2.8: Pa lăng đơn loại hai c) Palăng kép: Là palăng có hai đầu cáp quấn lên tang. Palăng kép có thể xem như hai palăng đơn ghép lại, mỗi palăng đơn chịu ½ tải. loại này thường ứng dụng trên cơ cấu nâng hàng của cầu trục có sức nâng lớn. Hình 2.9: Pa lăngkép 2.2.5.3. Palăng vận tốc (hay là pa lăng nghịch): Dùng palăng này sẽ lợi về vận tốc và đường đi nhưng thiệt về lực Hình 2.10: Pa lăng vận tốc 2.2.5.4. Tính toán palăng cáp (xét cho trường hợp palăng đơn) a) Tính lực căng cáp lớn nhất: Trong trường hợp vật nâng được treo tĩnh, lực căng trong các nhánh dây là như nhau và bằng Q/a. Khi vật nâng dịch chuyển (chẳng hạn theo hướng đi lên) thì lực căng trong các nhánh dây có sự sai khác. Như ở phần hiệu suất của puly, lực căng ở hai nhánh của puly có quan hệ: Sv  (2.5) S r Giả sử có sơ đồ của pa lăng cáp như (Hình 2.11): Trang 27
Bài giảng: Máy xây dựng Hình 2.11: Pa lăng đơn Ta có: S1 = S1 S2 = S1. 2 S3 = S2.  = S1. . a-1 Sa = = S1.  Ta thấy: 2 3 a-1 S1 + S2 + S3 + + Sa = S1 ( 1 +  +  +  + +  ) = Q 1  a S1 . = Q 1  Do vậy lực căng dây trong nhánh S1 sẽ là: 1  S1 = Q . (2.6) 1  a Nếu trước khi quấn lên tang dây cáp còn phải vòng qua m puly dẫn hướng thì tại nhánh cuốn lên tang lực căng cáp sẽ là: S1 1  Smax = = Q . (2.7)  m (1  a ). m b) Hiệu suất của palăng: Gọi  p là hiệu suất của palăng, theo định nghĩa ta có: Q.h (1  a ). m  p = = (2.8) Smax .a.h a.(1  ) Nhận xét: Khi tăng a thì  p sẽ giảm, do đó khi chọn a phải cân nhắc để đảm bảo lực căng dây đủ nhỏ mà không làm hiệu suất quá thấp. Mặt khác khi tăng a thì lượng cáp quấn lên tang sẽ tăng (gấp a lần) dẫn đến kích thước tang lớn, đồng thời tốc độ nâng vật chậm lại (giảm a lần). Với palăng kép thì việc tính toán được áp dụng công thức của palăng đơn với tải trọng bằng Q/2 và bội suất a/2. 2.2.6. Móc treo Trang 28
Bài giảng: Máy xây dựng Để treo hàng người ta dùng móc thông qua dây cáp hoặc xích. Móc gồm hai loại: móc đơn và móc kép đôi. Móc được chế tạo bằng thép 20 là thép ít cacbon bằng phương pháp rèn hay dập. Móc thể chế tạo bằng phương pháp đúc nhưng phải được kiểm tra bằng máy đo khuyết tật. Không được dùng thép nhiều cacbon chế tạo móc, vì loại vật liệu này giòn dẽ bị gãy đôỵ ngột. Đối với cần trục có sức nâng lớn người ta dùng móc ghép từ các tấm kim loại CT3 hoặc thép 20 bằng đinh tán, ưu điểm chủ yếu của nó là đơn giản trong quá trình chế tạo. 2.2.6.1. Móc đơn (b) (a) Hình 2.12: Móc treo (a) Móc đơn (b) móc đôi Móc đơn được sử dụng phổ biến trong máy trục. Vật nâng được treo lên móc bằng các dây treo buộc tải hay bằng các cơ cấu cặp tải chuyên dùng như: kìm cặp, nam châm mang tải, Đối với tải trọng nâng nhỏ,móc được nối trực tiếp với dây cáp bằng cách làm lỗ luồn cáp ở phần cuối móc. Đối với tải trọng nâng lớn, móc được treo vào giá cùng với ròng rọc. Số lượng ròng rọc trong giá treo phụ thuộc vào bội suất của palăng giảm lực. Kích thước của móc đơn đã được tiêu chuẩn hóa theo tải trọng nâng. 2.2.6.2. Móc đôi (móc có 2 móc): Móc đôi dùng để treo tải có chiều dài lớn như: dầm cầu, cột điện, ống dẫn, gỗ, Móc đôi có thể chọn theo tiêu chuẩn. Khi tính móc đôi cũng có thể dùng những công thức tính móc đơn. 2.3. CÁC MÁY TRỤC ĐƠN GIẢN 2.3.1 Kích 2.3.1.1. Công dụng và phân loại Kích thuộc nhóm máy nâng đơn giản thường được dùng để nâng vật có trọng lượng lớn nhưng chiều cao nâng nhỏ. Dựa vào cấu tạo và nguyên lý làm việc kích được phân thành ba loại: Kích thủy lực; kích vít; kích thanh răng. Trang 29
Bài giảng: Máy xây dựng Trong đó, kích thủy lực nâng được vật có trọng lượng lớn nhất; kích vít có cấu tạo gọn nhẹ và có khả năng tự hãm. Bởi vậy, kích thủy lực và kích vít được sử dụng phổ biến hơn. Kích thanh răng tuy có chiều cao nâng lớn hơn song có cấu tạo phức tạp vì phải dùng cơ cấu hãm nên ít được sử dụng trong thực tế. 2.3.1.2. Kích trục vít a) Cấu tạo của kích Thân kích 1, vít 2, đầu kích 8 có thể quay được trên trục vít 2, mũ ốc 3, tay kích 1.Thân kích 2.Vít 3. Mũ ốc 4. Tay kích 5. Vít để chuyển động dịch ngang 6. Giá đỡ khi dịch chuyển ngang 7. Tay lắc cơ cấu dịch ngang 8. Đầu kích 9. Chi tiết định vị 10. Cơ cấu cóc hai chiều Hình 2.13: Kích vít 4, cơ cấu cóc hai chiều 10, chi tiết định vị 9, vít để chuyển động dịch ngang 5, tay lắc cơ cấu dịch ngang 7, bánh cóc kẹp chặt trên trục vít. Nguyên lý làm việc Muốn nâng (hoặc hạ) vật, ta chỉ việc quay tay quay số 4, qua con cóc số 10 và bánh cóc làm trục vít số 2 quay theo. Nhờ được liên kết bằng ren với đai ốc 8 nên khi quay, trục vít 2 đồng thời chuyển động tịnh tiến. Tùy theo chiều quay của tay quay mà trục vít tịnh tiến đi lên để nâng hoặc đi xuống để hạ vật. Con cóc 10 được giữ ở vị trí cố định (khi ngừng ngoại lực tác dụng vào tay quay) là nhờ lò xo và chi tiết định vị số 9. Khi cần dịch chuyển ngang ta lắc tay quay 7. Kích trục vít thường có khả năng nâng được vật nặng từ (0,2÷2) tấn với chiều cao nâng (0,25÷0,65)m. Kích trục vít có ưu điểm so với kích thanh răng và kích thủy lực là: nó có kết cấu gọn, nhẹ và có khả năng tự hãm. Tuy nhiên, kích trục vít có hiệu suất thấp hơn so với các loại kích khác Xác định lực tác dụng vào tay quay: Trang 30
Bài giảng: Máy xây dựng Khi nâng vật: Lực cần thiết tác dụng lên tay quay: Q.r.tg( ) P (kG) (2.9) n l Khi hạ vật: Lực cần thiết tác dụng lên tay quay: Q.r.tg( ) P (kG) (2.10) h l Trong đó: Q Trọng lượng vật nâng (kg, tấn) r bán kính trung bình của vít nâng (m) l chiều dài của tay kích (m) góc nâng ren vít; góc ma sát trong ren vít. 2.3.1.3. Kích thanh răng a) Cấu tạo và nguyên lý làm việc Kích thanh răng có thể nâng vật nặng từ (2 ÷6) tấn. 1. Vỏ kích 2. Thanh răng 3. Các cặp bánh răng ăn khớp 4. Tay quay 5. Cơ cấu hãm bánh cóc 6. Đầu kích 7. Bánh răng ăn khớp thanh răng 8. Bàn nâng phụ Hình 2.14: Kích thanh răng Trong vỏ 1 đặt thanh răng 2 có thể di chuyển lên xuống. Đầu trên thanh răng có đặt đầu kích 6 có thể quay được, đầu dưới có bàn nâng phụ (ngàm công son) 8 để nâng các vật nặng dưới thấp với tải trọng nâng chỉ bằng nữa tải trọng của đầu kích. Thanh răng di chuyển lên xuống nhờ ăn khớp với bánh răng 7 và thông qua các cặp bánh răng ăn khớp 3, các bánh răng quay được nhờ tay quay 4. Khi quay tay quay theo chiều kim đồng hồ (theo hướng nhìn trên Hình 2.14) thì vật được nâng lên và ngược lại vật được hạ xuống. Để giữ vật nặng ở trên cao khi ngừng nâng thì ta đóng cóc 5. b) Xác định lực tác dụng cần thiết của công nhân Trang 31
Bài giảng: Máy xây dựng Momen quay của công nhân tạo ra: Mp = P.l (kG.m) (2.11) Trong đó: P lực của công nhân tác động vào tay quay (kG) l chiều dài của tay quay (m) Momen do tải trọng nâng Q tác dụng vào bánh răng nhỏ 7: MQ = Q.r (kG.m) (2.12) Trong đó: r - bán kính của bánh răng nhỏ (m) Tỷ số truyền cần thiết của kích khi hiệu suất của bộ truyền là  là: M Q.r i Q (2.13) M P . P.l. Vậy lực cần thiết của công nhân: Q.r P ; ( KG) (2.14) l.i. 2.3.1.4. Kích thủy lực Cấu tạo của kích thủy lực: Hình 2.15: Sơ đồ cấu tạo kích thủy lực 1- Bơm dầu kiểu xilanh – pittông; 2- Thùng chứa dầu; 3,4- Van bi một chiều; 5- Pittông kích; 6- xilanh kích; 7- Khóa dầu; 8- Tay kích Nguyên lý làm việc của kích thủy lực Khi lắc tay kích số 8 sang trái (ngược chiều kim đồng hồ), pittông số 1 của bơm dầu tịnh tiến sang phải tạo ra chân không trong xilanh bơm dầu. Khi đó van bi số 3 mở ra, van số 4 đóng, dầu từ thùng dầu số 2 qua van 3 vào trong xilanh bơm dầu. Tiếp theo, lắc tay kích sang phải (thuận chiều kim đồng hồ), pittông số 1 tịnh tiến sang trái. Áp suất trong xilanh 1 tăng lên van 3 đóng lại, khi áp suất trong xi lanh 1 để đẩy van bi của van một chiều 4 mở ra đưa dầu từ trong xi lanh 1 vào xilanh kích số 6, đẩy pittông số 5 đi lên. Trang 32
Bài giảng: Máy xây dựng Như vậy, khi ta lắc qua lắc lại tay kích 8 thì ta đưa dầu từ thùng 2 qua van bi một chiều 3 vào xi lanh 1, sau đó qua van một chiều 4 vào xilanh kích 6 đẩy pis tông nâng 5 đi lên vật được nâng lên. Muốn hạ vật, mở khóa số 7, xilanh kích số 6 được thông với ngoài trời, áp suất dầu trong xilanh 6 giảm xuống cân bằng với áp suất khí quyển. Dưới tác dụng trọng lượng của vật nâng, pittông số 5 từ từ đi xuống và hạ vật xuống. Dầu trong xilanh 6 đi qua khóa số 7 trở về thùng chứa số 2. Xác định lực tác dụng lên tay kích: Để xác định lực P tác dụng lên tay kích, ta dựa vào sự cân bằng áp suất của dầu trong xilanh bơm dầu p1 và áp suất p2 của dầu trong xilanh kích số 6. Khi van 4 mở thì: ' 2 P Q ’ d P1 = P2 P = Q. d 2 D 2 2 (2.15) D 4 4 Trong đó: P’ – Lực đẩy pittông số 1 chuyển động tịnh tiến, có phương trùng với đường tâm của pittông Q – Trọng lượng của vật cần nâng d – Đường kính trong của xi lanh bơm dầu D – Đường kính trong của xi lanh kích Giữa lực P tác dụng vào tay kích và lực P’ tác dụng trực tiếp vào tâm của pittông bơm dầu có quan hệ với nhau qua phương trình cân bằng mômen ' l1 P.l2 = P’.l1 P = P . (2.16) l2 Thay P’ từ công thức (2.14) vào công thức (2.15), ta được: 2 d l1 P = Q. 2 . (2.17) D l2 Trong công thức (2.16), ta chưa kể đến ma sát giữa các bộ phận của kích cũng như sự rò rỉ dầu trong quá trình làm việc. Nếu kể đến ảnh hưởng của các yếu tố thì lực thực tế tác dụng lên tay kích được xác định theo công thức: 2 P d l1 1 Pt = Q. 2 . . (2.18)  D l2  Trong đó:  - hiệu suất của kích Ngoài việc dẫn động bằng tay như loại kích trình bày ở trên, kích thủy lực còn được dẫn động bằng bơm thủy lực hoặc trạm bơm thủy lực. Loại kích này có thể nâng được những vật có trọng lượng rất lớn, đến 500 (tấn) hoặc lớn hơn nữa như các nhịp cầu, các lò cao, các sàn nhà bêtông cốt thép của các tầng nhà. 2.3.2 Các loại tời xây dựng 2.3.2.1. Công dụng và phân loại tời: a) Công dụng: Trang 33
Bài giảng: Máy xây dựng Tời xây dựng được dùng phổ biến để nâng hạ các cấu kiện xây dựng và các thiết bị máy móc khác theo phương thắng đứng. Ngoài ra, nó còn được dùng để kéo xe con mang vật nâng di chuyển theo phương ngang. Tời thường được sử dụng kết hợp với palăng cáp để tạo thành một cơ cấu các loại cần trục, thang nâng và các loại máy xây dựng có truyền chuyển động cáp. b) Phân loại: Tùy theo nguồn động lực dẫn động cho tời, có: Tời dẫn động tay (gọi tắt là tời tay). Tời dẫn động bằng động cơ (gọi tắt là tời máy). Tùy theo công dụng, có: Tời nâng để nâng hạ vật - loại này được dùng phổ biến. Tời kéo xe con để di chuyển vật theo phương ngang. Tùy theo số tang trong tời có: Tời nâng một tang. Tời nhiều tang. Tời với tang ma sát. 2.3.2.2. Tời dẫn động tay (tời tay) Cụm bánh răng số 5 (gồm có hai bánh răng với đường kính khác nhau) có thể di chuyển dọc trục. Nó vừa để truyền mômen vừa để thay đổi tỷ số truyền từ trục I sang trục II tức là thay đổi mômen quay và tốc độ quay của tang. Cụm bánh răng số 4 cũng gồm có hai bánh răng với đường kính khác nhau. Khi nâng vật nặng, cần có tỷ số truyền lớn thì cho bánh răng nhỏ của cụm bánh răng số 5 vào ăn khớp với bánh răng nhỏ của cụm bánh răng số 4, tỷ số truyền sẽ nhỏ hơn so với trường hợp trên. Do đó, làm tăng tốc độ nâng vật. 1- Tang cuốn cáp 2- Giá tời 3,4,5- Các bánh răng để truyền chuyển động quay 6- Tay quay I- Trục dẫn động II, III - Các trục trung gian IV- Trục của tang Hình 2.16: Sơ đồ tời dẫn động tay Lực người công nhân tác dụng vào tay quay để kéo dây cáp với lực căng Sc được xác định như sau: Trang 34
Bài giảng: Máy xây dựng S .D P = c (2.19) 2k.n.l.i.η Trong đó: Sc lực căng của cáp quấn vào tang; D đường kính vòng tròn đi qua tâm của lớp ngoài cùng k hệ số kể đến sự làm việc không đều của mỗi người l chiều dài tay quay n số người đồng thời quay tay quay i tỷ số truyền chung của các bộ truyền bánh răng. η hiệu suất của tời. 2.3.2.3. Tời dẫn động máy (còn gọi là tời điện) Tời điện được dẫn động bằng động cơ. Tùy thuộc vào đặc điểm làm việc của động cơ và sự liên kết giữa tang cuốn cáp và động cơ mà tời điện được chia thành hai loại: a) Tời điện đảo chiều Tời điện đảo chiều được dẫn động bởi động cơ điện xoay chiều. Động cơ này có thể đảo được chiều quay và được liên kết cứng với tang cuốn cáp qua hộp giảm tốc. Sơ đồ tời điện đảo chiều được thể hiện trên (Hình 2.17). Tời điện đảo chiều thường được sử dụng kết hợp với palăng cáp tạo thành cơ cấu có thể nâng được vật với trọng lượng lớn. Nó cũng là cơ cấu của các loại cần trục, thanh nâng và các máy xây dựng khác. Việc đảo chiều quay của tang 3 để cuốn hoặc nhả cáp nâng vật hạ vật, được thực hiện bằng cách đảo chiều quay của động cơ điện số 1, đây là động cơ điện xoay chiều. Phanh số 4 là phanh hai má thường đóng. Bánh phanh là nửa bị động của khớp đàn hồi nối trục động cơ với trục vào hộp giảm tốc. Hộp giảm tốc số 2 để tăng mômen quay của động cơ rồi Hình 2.17: Tời điện đảo chiều truyền đến tang 3. b) Tời với ma sát Tời với khớp ma sát có thể có một hay nhiều tang dẫn động từ một động cơ (Hình 2.18) Mỗi tang có khớp ma sát 14 và hoạt động khi đóng khớp ma sát. Động cơ không đảo chiều quay và khi động cơ quay vật được nâng lên. Vật được hạ xuống do trọng lượng bản thân vật nâng khi mở khớp ma sát và tốc độ hạ vật được điều chỉnh bằng phanh đai 13 loại thường đóng. Để ngăn ngừa khả năng vật hạ ngẫu nhiên, trên mỗi tang còn có cơ cấu dừng kiểu bánh cóc 12 điều khiển bằng tay. Khi nâng vật, con cóc ăn khớp với răng bánh cóc. Khi hạ, dùng tay gạt điều khiển nhấc con cóc khỏi răng bánh cóc và điều chỉnh tốc độ hạ bằng phanh đai. Khi vật ở trạng thái treo, con cóc phải ăn khớp với răng bánh cóc. Trang 35
Bài giảng: Máy xây dựng 12. Cơ cấu dừng bánh cóc 13. Phanh đai 14. Tang có khớp ma sát Hình 2.18: Tời với khớp ma sát 2.3.3 Thang nâng (máy vận thăng) Thang nâng được dùng để nâng hàng hoặc người (được đặt trên bàn nâng hoặc trong cabin) lên theo phương thẳng đứng. Thang nâng thường được đặt cố định tại chỗ. Tùy theo công dụng, thang nâng gồm : Thang nâng phục vụ cho xây dựng, gọi tắt là thang nâng xây dựng. Thang nâng để vận chuyển người, gọi tắt là thang máy. Thang nâng xây dựng có hai loại: Thang nâng để chở hàng và thang nâng để chở hàng với người. 2.3.3.1. Thang nâng chở hàng a/ Hình chung b/ Sơ đồ mắc cáp 1. Bệ cố định 2. Tời điện đảo chiều 3. Cáp nâng hạ bàn nâng 4. Cột chính 5. Thanh giằng 6. Giá trượt 7. Bàn nâng 8. Puly di động Hình 2.19: Thang nâng chở hàng Trang 36
Bài giảng: Máy xây dựng Cấu tạo của thang nâng chở hàng gồm: Cột chính số 4 được đặt cố định trên bệ số 1. Dọc theo chiều cao của cột có lắp ray dẫn hướng để dẫn hướng cho bàn nâng số 7. Bàn nâng này được lắp với giá trượt số 6. Tời điện đảo chiều số 2 và dây cáp số 3 để nâng hạ bàn số 7. Cáp số 3 vòng qua các puly đổi hướng ở đỉnh cột và puly di động số 8 được lắp trên bàn nâng. Khi cần thi công các nhà cao tầng thì chiều cao cột của thang nâng phải lớn. Nếu chiều cao cột lớn hơn 10m thì phải liên kết cột với khung nhà bằng các thanh giằng số 5. 2.3.3.2. Thang nâng chở hàng và người Trong khi thi công phần thô các nhà cao tầng (còn chưa lắp thang máy chở người), để vận chuyển vật liệu lên cao và tạo điều kiện thuận lợi cho công nhân trong việc đi lên hoặc xuống trong khi làm việc, người ta sử dụng thang nâng xây dựng kết hợp chở hàng và chở người trong cabin. Nó có thể phục vụ cho việc thi công các tòa nhà cao 30 tầng (đến 110m). Thang nâng chở hàng và người (hay còn gọi là thang máy thi công) có cấu tạo cơ bản giống như thang máy chở người chỉ khác là: cabin để xếp hàng và người nằm bên cạnh cột và di chuyển lên, xuống theo ray dẫn hướng được lắp dọc theo chiều cao của cột. Còn cabin của thang máy chở người nằm trong giếng thang. Để nâng hạ cabin có thể dùng tời và truyền động cáp hoặc truyền động bánh răng – thanh giằng. Sơ đồ truyền động cáp để nâng (hạ) cabin của thang nâng chở hàng và người với puly dẫn hướng cáp bằng tời ma sát được thể hiện ở (Hình 2.20). Cabin số 1 được nâng hạ bởi dây cáp số 5. Cáp này quấn vòng qua tời điện đảo chiều số 3 với các puly số 2 dẫn hướng cáp bằng tời ma sát. Đầu kia của cáp được cố định vào đối trọng số 4. Trên thang nâng chở hàng và người có lắp đặt một số thiết bị an toàn như: bộ hãm bảo hiểm để giữ cabin không bị rơi xuống nếu cáp nâng cabin bị đứt, cáp rơle hạn chế hành trình di chuyển của cabin. Hình 2.20: Sơ đồ mắc cáp của thang máy thi công 2.3.3.3. Xác định năng suất của thang nâng chở hàng 1.Ca bin; 2.Puly dẫn hướng; 3.Tời điện đảo chiều; 4.Đối trọng Năng suất kĩ thuật của thang nâng chở hàng được xác định theo công thức: 3600 Nkt = Q ( T/h) (2.20) Tck Trong đó: Q – trọng lượng hàng đặt trên bàn nâng (T) Tck – thời gian một chu kì làm việc (s). Trang 37
Bài giảng: Máy xây dựng h h Tck = + + td (s) hay Tck = tn+ th+ td (s) vn vh tn, th, td – thời gian nâng, hạ và dừng máy để bốc hàng (s) h - chiều cao năng (m) vn, vh – vận tốc nâng và hạ bàn năng ( m/s). 2.4. CÁC LOẠI MÁY TRỤC 2.4.1. Cần trục tháp 2.4.1.1. Công dụng và phân loại cần trục tháp: a) Công dụng Trong các loại cần trục, cần trục tháp giữ vai trò chủ đạo và được sử dụng phổ biến để phục vụ công tác xây dựng cơ bản thuộc các lĩnh vực xây dựng, công nghiệp, thủy điện, cảng, cầu đường Cần trục tháp có chiều cao nâng và tầm với lớn. Để xây dựng các nhà cao tầng và các tháp có chiều cao lớn, người ta dùng cần trục tháp cố định, neo tháp vào công trình hoặc cần trục tháp có chiều cao nâng đến 150(m) và tầm với 50(m), thậm chí đến 70(m). Do đó, cần trục tháp có miền phục vụ rất rộng, nó có thể bao quát được toàn bộ công trình mặc dù tháp được đặt cố định tại một chỗ. Đặc điểm của cần trục tháp là: Nó có đủ các cơ cấu: nâng hạ vật, thay đổi tầm với, quay và di chuyển. Các cơ cấu này thường được dẫn động riêng bởi các động cơ điện xoay chiều. Tải trọng nâng Q của cần trục tháp thường thay đổi theo tầm với L. Bởi vậy, thông số cơ bản đặc trưng cho cần trục tháp là mômen tải trọng: M = Q.L. Đường đặc tính tải trọng của cần trục tháp là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tải trọng nâng Q vào tầm với L của cần trục. b) Phân loại: Cần trục tháp được phân loại theo các đặc điểm sau: Theo sự hoạt động của tháp trong làm việc có: Cần trục tháp với tháp quay; Cần trục tháp có đầu tháp quay (tháp không quay). Theo phương pháp thay đổi tầm với có: Cần trục tháp thay đổi tầm với bằng cách nâng hạ cần Cần trục tháp thay đổi tầm với bằng cách kéo xe con mang vật di chuyển trên cần. Theo phương pháp lắp đặt trên công trường có: Cần trục tháp di chuyển trên ray và cần trục tháp đặt cố định tại một chõ. Dựa vào công dụng có: Cần trục tháp công dụng chung dùng trong xây dựng và nhà công nghiệp. Cần trục tháp chuyên dùng để xây dựng các công trình đặc biệt như ống khói, lò cao của các nhà máy lớn. Cần trục tháp dùng trong xây dựng nhà cao tầng. Trang 38
Bài giảng: Máy xây dựng 2.4.1.2. Cần trục tháp với tháp quay Sơ đồ cấu tạo của cần trục tháp với tháp quay di chuyển trên ray, được thể hiện trên (Hình 2.21a) Tháp số 1 được đặt trên bàn quay số 4. Chân tháp được liên kết với bàn quay bằng khớp bản lề nằm ngang số 3. Tháp được giữ ổn định nhờ thanh giằng 16. Trên bàn quay còn đặt đối trọng số 7, tời nâng cần số 8, tời nâng vật số 9 và cơ cấu quay. Khi quay, bàn quay số 4 được tỳ trên thiết bị tựa quay. Thiết bị tựa quay này được xác định cố định với khung số 5 của cơ cấu di chuyển. Cần trục tháp có thể di chuyển trên ray nhờ bốn cụm bánh xe số 6 (trong đó có hai cụm chủ động và hai cụm bị động). Cấn số 2 được liên kết với đầu tháp bằng khớp bản lề ở chân cần. Cần được nâng hạ (để thay đổi tầm với) là nhờ tời nâng cần số 8, palăng cáp số 10 và cáp số 12. Tời số 9 và hệ thống cáp 13 để nâng hạ vật. Khi cơ cấu quay cần trục làm việc thì bánh răng hành tinh nhận được chuyển động từ động cơ điện, qua hộp giảm tốc, nó sẽ quay bánh răng hành tinh xung quanh vành răng, làm cho bàn quay số 4 quay 360o, do đó, đối trọng số 7, các cơ cấu nâng hạ vật, nâng hạ cần, cơ cấu quay, tháp và cần quay đồng thời cùng với bàn quay. 1. Tháp 2. Cần 3. Khớp bản lề 4. Bàn quay 5. Khung cơ cấu di chuyển 6. Cụm bánh xe di chuyển 7. Đối trọng 8. Tời nâng cần 9. Tời nâng hạ vật 10. Palăng cáp 11. Cabin 12. Cáp nâng hạ cần 13. Cáp nâng hạ hàng Hình 2.21: Cần trục tháp có tháp quay (Hình 2.21b) là sơ đồ mắc cáp của cần trục tháp với bội suất của palăng cáp nâng vật a=2 và của palăng cáp nâng cần a = 4. Một đầu của cáp nâng vật 13 được cuốn vào tang nâng vật số 9 vòng qua các puly lắp ở đầu cần và puly di động. Đầu kia của cáp 13 được cuốn vào phần có đường kính nhỏ của tang nâng cần số 8 và ngược chiều với chiều cuốn của cáp nâng cần. Bởi vậy, sơ đồ cáp này được gọi là sơ đồ mắc cáp phụ thuộc. Nguyên lý làm việc của nó như sau: Khi tang số 8 quay ngược chiều kim đồng hồ, cáp nâng cần số 10 được cuốn lại, qua cáp 12, đầu cần sẽ được nâng lên, tầm với của cần trục được thu nhỏ lại; trong khi Trang 39
Bài giảng: Máy xây dựng đó, cáp nâng vật 12 lại được nhả ra khỏi tang số 8 và vật được hạ xuống (mặc dù tời nâng vật số 9 không làm việc). Khi tang số 8 quay thuận chiều kim đồng hồ để nhả cáp số 10, hạ cần xuống để tăng tầm với của cần trục thì cáp nâng vật 13 được cuốn lại và được nâng lên. Quan hệ giữa đường kính phần lớn và đường kính phần nhỏ của tang nâng cần phù hợp với quan hệ giữa bội xuất của palăng nâng cần và bội xuất của palăng nâng vật, đảm bảo sao cho đầu cần được nâng lên độ cao bằng bao nhiêu thì vật sẽ được hạ xuống độ cao bằng bấy nhiêu và ngược lại. Như vậy, vật sẽ không thay đổi độ cao so với mặt đất mà chỉ di chuyển theo phương ngang cùng với đầu cần trong quá trình nâng hạ cần để thay đổi tầm với. Vì thế, giảm được thời gian chu kỳ làm việc và tăng năng suất cần trục. Đó là tính ưu việt của sơ đồ mắc cáp phụ thuộc. Ngoài ra, một số cần trục tháp cón sử dụng sơ đồ mắc cáp độc lập. Trong trường hợp đó, cáp nâng hạ cần và cáp nâng hạ vật làm việc độc lập với nhau. Khi nâng hạ cần để thay đổi tầm với thì vật cũng bị thay đổi độ cao so với mặt đất. Một số cần trục tháp với tháp quay có cần nằm ngang. Phần dưới bụng cần có gắn dầm thép chữ I làm đường ray cho xe con mang vật di chuyển dọc theo cần để thay đổi tầm với của cần trục. Trong khi thay đổi tầm với, vật di chuyển cùng với xe con mà không thay đổi độ cao so với mặt đất. 2.4.1.3. Cần trục tháp với đầu tháp quay (tháp không quay) 1. Tháp 2. Cần 3. Đầu tháp 4. Cơ cấu liên kết tháp và khung 5. Khung di chuyển 6. Cụm bánh xe di chuyển 7. Đối trọng 8. Đối trọng 9. Công xôn 10. Xe con 11. Tời nâng hạ hàng 12. Tời kéo xe con 13. Thanh giằng 14. Cáp nâng vật 15. Cáp kéo xe con 16. Cabin Hình 2.22: Cần trục tháp có đầu tháp quay Tháp số 1 được đặt cố định trên khung di chuyển số 5. Khung này được tựa trên các cụm bánh xe di chuyển số 6. Cần số 2 thường được treo nằm ngang nhờ thanh giằng 13 và liên kết với đầu tháp bằng khớp bản lề. Đối diện với cần, ở đầu tháp còn lắp dầm công xôn số 9. Dầm công xôn này cũng được treo nhờ thanh giằng 13. Trên Trang 40
Bài giảng: Máy xây dựng dầm này có đặt tời nâng hạ vật số 11 và tời 12 để kéo xe con số 10 di chuyển dọc theo cần khi thay đổi tầm với của cần trục. Đối trọng số số 8 cũng được treo trên giàn công xôn số 9 và nó có thể di chuyển dọc theo dầm này. Ở một số cần trục, đoạn tháp trên cùng có tiết diện lớn hơn và lồng vào thân tháp số 1. Kết cấu như vậy sẽ tiện lợi cho việc nối tháp khi cần tăng chiều cao của tháp. Khi làm việc, đầu tháp số 3 (trong đó có đặt cabin số 16), cần số 2, dầm công xôn số 9, các tời 11,12 và đối trọng số 8 (được đặt trên dầm công xôn) sẽ cùng quay tương đối so với tháp. Khi được quay, chúng được tựa trên thiết bị tựa quay, được lắp cố định với thân tháp số 1. Dưới chân tháp có đặt thêm đối trọng số 7 trên khung di chuyển để hạ trọng tâm của cần trục xuống thấp, tăng độ ổn định cho cần trục ở trạng thái làm việc cũng như không làm việc. Vì vậy, đối trọng số 7 còn được gọi là ổn trọng Đối với sơ đồ mắc cáp kéo xe con di chuyển. Hai đầu của cáp 15 được vòng qua tang 12 với chiều ngược nhau và cố định vào xe con số 10. Việc thay đổi tầm với được thực hiện bằng cách cho xe số 10 di chuyển trên cầu. Nếu tang 12 (Hình 2.22b) quay ngược chiều kim đồng hồ thì xe số 10 di chuyển ra phía đầu cần để mở rộng tầm với của cần trục và ngược lại. (Hình 2.22c) là sơ đồ mắc cáp nâng hạ vật với palăng cáp nâng vật có bội suất nâng vật a = 2. Cáp nâng vật 14: một đầu được cuốn vào tang 11, đầu kia cố định ở phía đầu cần. So với cần trục tháp với tháp quay, cần trục với đầu tháp quay có nhược điểm sau: Do các cơ cấu và đối trọng di động được đặt ở trên cao nên việc lắp ráp, chăm sóc, bảo dưỡng khó khăn hơn, thời gian lắp ráp lâu hơn. Song cần trục này có ưu điểm là: Nó neo giữ tháp vào công trình để tăng độ ổn định khi cần tăng chiều cao của tháp. Nó có thể đứng sát công trình vì nó có tầm với rất nhỏ. Khi đó xe mang vật di chuyển vào sát với tháp. Vì vậy, nó rất thích hợp với việc cải tạo, xây chen các nhà cao tầng trong các phố thuộc các thành phố lớn của nước ta như Thủ đô Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh 2.4.1.4. Cần trục tháp để xây dựng nhà cao tầng Hình 2.23: Cần trục tháp cố định với đầu tháp quay để xây dựng nhà cao tầng 1.Tháp;2.Giàn lắp dựng;3.Ray trượt;4.Đoạn tháp cần nối Trang 41
Bài giảng: Máy xây dựng Cần trục với đầu tháp quay đặt cố định tại một chỗ thường được sử dụng phổ biến để xây dựng các nhà cao tầng (Hình 2.23) Khi đó, người ta có thể nối thêm các đoạn tháp làm tăng chiều cao của tháp và neo tháp vao công trình như (Hình 2.23a) để tăng độ ổn định của cần trục. (Hình 2.23c) mô tả phương pháp giằng tháp số 1 vào công trình nhờ các thanh giằng số 7. Quá trình nối tháp được tiến hành như sau: Trước hết, cố định đoạn tháp trên cùng và đầu tháp với giàn lắp dựng số 2. Giàn này thường được chế tạo dưới dạng bao quanh tháp cả ba mặt, chỉ hở mặt trước để đưa đoạn tháp số 4 vào vị trí cần nối. Tiếp theo, tháo các bulông liên kết giữa đoạn tháp trên cùng với phần tháp dưới. Sau đó, dùng tới lắp dựng để nâng đoạn tháp trên cùng và toàn bộ phần trên của cần trục lên một đoạn bằng chiều cao của đoạn tháp cần phải nối thêm số 4. Khi đó dàn lắp dựng số 2 trượt dọc theo phần tháp phía dưới. Nâng đoạn tháp cần nối số 4 lên nhờ cơ cấu nâng vật của cần trục và treo nó vào ray số 3, rồi đẩy nó trượt trên ray số 3 vào khoảng trống giữa phần trên và phần dưới của tháp. Cuối cùng, liên kết đoạn tháp số 4 với phần trên và dưới của tháp bằng các bulông. Hình 2.24: Sơ đồ nối tháp không cần giàn lắp dựng (Hình 2.23b) là sơ đồ mắc cáp nâng vật nhiều tốc độ của cần trục tháp với hai tang cuốn cáp 5 và 6. Một số cần trục tháp (với đầu tháp quay) có đoạn tháp trên cùng với tiết diện lớn hơn phần phía dưới và được lồng vào phần tháp dưới. Kết cấu kiểu này cho phép việc nối tháp thuận lợi hơn và không cần giàn lắp dựng Trình tự nối tháp của loại cần trục này được thực hiện như sau: Dùng cơ cấu nâng vật của cần trục nâng đoạn tháp cần phải nối lên; Treo đoạn tháp này vào ray trượt; Dùng xi lanh thủy lực nâng toàn bộ phần trên của cần trục lên một đoạn bằng chiều cao của đoạn tháp cần phải nối; Đẩy đoạn tháp cần phải nối di chuyển vào khoảng trống giữa phần trên và phần dưới của tháp; Cuối cùng, liên kết đoạn tháp cần nối thêm với phần trên và dưới của tháp bằng các bulông. Trang 42
Bài giảng: Máy xây dựng 2.4.2. Cần trục tự hành vạn năng Khác với cần trục tháp, cần trục tự hành vạn năng có thể làm việc ở bất kì nơi nào, không cần nguồn năng lượng từ bên ngoài nên có tính cơ động cao. Nó thường được sử dụng rộng rãi trong xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp có chiều cao không lớn và trong việc xếp dỡ hàng hóa các kho, bãi, các nhà ga, bến cảng, trợ giúp các máy ép cọc trong công tác gia cố móng. Tùy theo kết cấu phần di chuyển, cần trục tự hành gồm có: Cần trục bánh hơi, cần trục bánh xích, cần trục ôtô, cần trục máy kéo và cần trục di chuyển trên ray. Trong đó cần trục máy kéo thường được dùng để lắp đặt hệ thống ống dẫn dầu, dẫn khí đốt, ống cấp thoát nước Tùy theo phương pháp dẫn động có: Cần trục dẫn động chung bằng hệ thống truyền động cơ khí; Cần trục dẫn động riêng bằng hệ thống truyền động điện hoặc truyền động thủy lực. Tùy theo hình dạng và kết cấu của cần: có loại giàn và loại cần hộp với các đoạn lồng vào nhau kiểu ăngten để có thể thay đổi chiều dài cần. Có thể lắp thêm cần phụ kiểu mỏ vịt ở đầu cần chính để tăng tầm với của cần trục. 2.4.2.1. Cần trục bánh hơi 1.Máy cơ sở 2.Cần chính 3.Pa lăng cáp nang hạ cần 4.Cần phụ 5.Tang nnaang chính 6.Tang nâng phụ Hình 2.25: Sơ đồ nối tháp không cần giàn lắp dựng a/ Cấu tạo chung; b/ Cần phụ; c/ Sơ đồ mắc cáp Sơ đồ cấu tạo chung của cần trục bánh hơi được thể hiện trên (Hình 2.25a) Trong đó: 1. Máy cơ sở (thường là máy đào bánh hơi), cần chính số 2 được liên kết với máy cơ sở bằng khớp bản lề nằm ngang ở chân cần và được nâng (hạ) nhờ tời và palăng cáp nâng cần số 3. Cần phụ số 4 được liên kết bằng khớp bản lề với đầu cần chính số 2 để tăng tầm với của cần trục (Hình 2.25b) Trang 43
Bài giảng: Máy xây dựng Khi cần trục làm việc không có cần phụ thì một đầu cáp của cơ cấu nâng chính được cuốn vàng tang số 5 của cơ cấu nâng chính, còn đầu kia của cáp được cuốn vào tang số 6 của cơ cấu nâng phụ. Như vậy, cơ cấu nâng chính và cơ cấu nâng phụ có thể làm việc đồng thời hoặc độc lập với nhau. Khi cần trục làm việc với cần phụ thì cơ cấu nâng chính để nâng hạ cần phụ (thay đổi tầm với của cần phụ), cơ cấu nâng phụ để nâng hạ vật. Trong khi nâng hạ vật, ngoài các bánh hơi của cơ cấu di chuyển, cần trục còn được tựa trên các chân tựa cứng để tăng độ cứng vững và ổn định của cần trục, tăng diện tích tiếp xúc giữa cần trục với mặt đất đồng thời giảm áp suất cần trục truyền xuống đất. Các cơ cấu của cần trục bánh hơi có thể được dẫn động theo hai phương pháp: Dẫn động chung từ một động cơ (thường là động cơ đốt trong) của máy cơ sở. Dẫn động riêng từ các động cơ điện một chiều. Các động cơ điện này được cung cấp điện từ máy phát điện một chiều, đặt trên cần trục và được dẫn động bởi động cơ chính của cần trục. Hình 2.26: đồ các cơ cấu của cần trục bánh hơi a/ Cơ cấu cấu nâng chính; b/ Cơ cấu quay; c/ Cơ cấu nâng phụ; d/ Cơ cấu nâng hạ cần Sơ đồ dẫn động của các cơ cấu của cần trục bánh hơi (có dùng cần phụ và cơ cấu nâng phụ ) theo phương pháp thứ hai được thể hiện trên (Hình 2.27). 2.4.2.2. Cần trục bánh xích Tùy theo công dụng, nó được phân thành hai loại: Cần trục bánh xích dùng để xếp dỡ hàng và cần trục chuyên dùng để lắp ráp. Cần trục được dùng để xếp dỡ hàng thường có tải trọng nâng, chiều cao nâng và tầm với không lớn. Các cơ cấu của nó thường được dẫn động chung từ động cơ của máy cơ sở. Cần trục chuyên dùng để lắp ráp có tải trọng nâng lớn (có thể tới 250 tấn) và khoảng không gian phục vụ lớn. Trang 44
Bài giảng: Máy xây dựng 1. Máy cơ sở 2. Tời nâng cần 3. Tời nâng vật 4. Cần 5. Pa lăng cáp 6. Cáp nâng cần 7. Đối trọng 8. Puly đầu cần Hình 2.27: Cần trục tự hành bánh xích Do di chuyển trên hai dải xích nên diện tích tiếp xúc giữa cần trục và mặt đất lớn, áp suất của cần trục xuống đất nhỏ mà cần trục bánh xích có thể làm việc trên nền đất yếu, không cần chân tựa và có thể di chuyển theo bất kỳ hướng nào trên công trường, không cần đường xá, tính cơ động cao. Đó là ưu điểm đặc trưng của cần trục bánh xích so với cần trục bánh hơi. Vì vậy, nó được sử dụng rộng rãi trên các công trường xây dựng dân dụng và công nghiệp, xây dựng cầu và các công trình thủy điện (Hình 2.27) là cần trục bánh xích với cần cơ bản số 4. Cần này được lắp trên bàn quay của máy cơ sở số 1 và được nâng hạ bởi tời nâng cần số 2 và cáp nâng cần số 6. Tời nâng vật số 3 và palăng cáp nâng vật số 5 để nâng hạ vật. Ngoài ra, cần trục còn có cơ cấu quay và cơ cấu di chuyển. Đối trọng 6 cùng được lắp với bàn quay, đối diện với cân và móc treo vật nâng. Các cơ cấu của cần trục bánh xích cũng được dẫn động theo hai phương pháp như cần trục bánh hơi. Các loại cần trục được dùng để xếp dỡ hàng có công suất, tải trọng nâng, chiều cao nâng và tầm với không lớn thì các cơ cấu của nó được dẫn động chung từ động cơ của máy cơ sở (thường là động cơ Điezen). Các loại cần trục chuyên dùng để lắp ráp với tải trọng và công suất lớn thì các cơ cấu của nó thường được dẫn động riêng bởi các động cơ điện một chiều. Nguồn điện một chiều được cung cấp từ máy phát đặt trên máy cơ sở và được dẫn động bởi động cơ chính của máy cơ sở (giống như cần trục bánh hơi) để mở rộng tầm với. Một số cần trục bánh xích chuyên dùng để lắp ráp còn lắp thiết bị tháp- cần, nó có thể thay thế cho cần trục tháp chuyên dùng trong xây dựng các nhà cao tầng với chiều cao trung bình. Các cơ cấu của nó thường được dẫn động riêng từ các động cơ điện. Trên máy cơ sở của cần trục bánh xích còn có thể lắp các thiết bị đào đất của máy đào một gầu vạn năng như thiết bị gầu thuận, gầu ngược, gầu dây, gầu ngoạm, gầu bào và thiết bị đóng (hạ) cọc, thiết bị nhổ gốc cây. Bởi vậy, cần trục bánh xích được xếp vào loại cần trục tự hành vạn năng. Tuy nhiên, cần trục bánh xích di chuyển chậm chạp, nặng nề và khó khăn. Do đó, khi sử dụng cần trục bánh xích nên tập trung cho nó khối lượng bốc xếp hoặc lắp ráp lớn để hạn chế việc di chuyển của cần trục và tăng tuổi thọ cho cơ cấu di chuyển. Trang 45
Bài giảng: Máy xây dựng 2.4.2.3. Cần trục ôtô Cần trục ôtô thường được chế tạo với tải trọng từ (25 100) tấn. Các loại cần trục ôtô có tải trọng nhỏ thường có các cơ cấu được dẫn động chung từ động cơ của ôtô qua hệ thống truyền động cơ khí. Song do cấu tạo phức tạp, hiệu suất truyền động thấp, chăm sóc bảo quản khó khăn nên hiện nay, các loại cần trục truyền động cơ khí ít được sử dụng. Đa số các cần trục hiện đại thường được dẫn động riêng bằng truyền động thủy lực hoặc truyền động điện. Hình 2.28: Cần trục ô tô dẫn động thủy lực 1.Puly đầu cần; 2.Cáp nâng hạ hàng; 3.Cụm móc câu; 4.cần; 5.Xilanh thủy lực nâng hạ cần; 6.Mâm quay; 7.Đối trọng; 8.Chân chống; 9.Động cơ; 10.Bánh xe; 11.Cabin điều khiển ô tô; 12.Cabin điều khiển cần trục Sơ đồ cấu tạo chung của cần trục ôtô dẫn động thủy lực được thể hiện trên (Hình 2.28), gồm có: Ôtô cơ sở số, trên khung ôtô số có đặt bàn quay số 6 của cần trục. Cần số 4 được liên kết với bàn quay bằng khớp bản lề số ở chân cần. Cần này thường có dạng hình hộp với các đoạn có tiết diện ngang khác nhau và có kết cấu kiểu ăngten. Bên trong bụng cần có xilanh thủy lực để co duỗi các đoạn cần. Do đó, có thể thay đổi được chiều dài cần. Trên bàn quay có lắp đối trọng, xilanh nâng hạ cần số 5 để thay đổi tầm với của cần trục, các cơ cấu nâng vật, cơ cấu quay và cabin để điều khiển cần trục. Cơ cấu nâng vật là tời với tang cuốn cáp, được dẫn động bởi động cơ thủy lực. Cáp nâng vật số 2 sau khi ra khỏi tang được luồn bên trong bụng cần vòng qua puly đầu cần số 1, rồi đến cố định với thiết bị mang vật (cụm móc treo) số 3. Cơ cấu quay cần trục cũng được dẫn động bởi động cơ thủy lực, qua hộp giảm tốc, mômen quay của động cơ tăng lên và được truyền đến bánh răng nhỏ làm bánh răng này quay hành tinh xung quanh vành răng cố định gắn với vòng tựa quay và đẩy bàn quay của cần trục quay theo. Các động cơ thủy lực hoạt động được là nhờ cơ năng của dòng thủy lực có áp suất do bơm thủy lực tạo ra. Bơm thủy lực đặt trên cần trục và được dẫn động bởi động cơ chính của ôtô. Trang 46
Bài giảng: Máy xây dựng Khi làm việc, cần trục thường được tựa trên các chân tựa số 8. Các chân tựa này chịu phần lớn tải trọng nâng và trọng lượng cần trục và tăng độ ổn định của cần trục. Khi cần trục di chuyển không tải trên đường, các chân tựa này được co lên nhờ hệ thống thủy lực. Các cơ cấu của cần trục ôtô cũng được dẫn động theo hai phương pháp giống như cần trục tự hành bánh hơi. Trong trường hợp dẫn động riêng. Các cơ cấu có thể được dẫn động nhờ động cơ điện hoặc động cơ thủy lực. 2.4.3. Cầu lăn Cầu trục là loại máy trục có kết cấu gần giống chiếc cầu có bánh xe lăn trên đường ray chuyên dùng đặt trên cao. Được sử dụng rộng rãi trong các nhà kho, xưởng sản xuất thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau để nâng chuyển vật nặng, dùng để xếp dỡ lắp ráp các cấu kiện trên các công trình xây dựng công nghiệp. Theo dạng kết cấu của cầu trục người ta phân thành: cầu trục một dầm và cầu trục hai dầm. 2.4.3.1. Cấu tạo loại cần trục một dầm như sau Hình 2.29: Cầu trục một dầm 1. Bộ cấp điện lưới ba pha; 2.Trục truyền động; 3. Động cơ và hộp giảm tốc dẫn động cơ cấu di chuyển; 4. Bánh xe di chuyển cầu trục; 5. Dầm đầu; 6. Palăng điện; 7. Dầm chính 8. Dàn ngang tăng cường dầm chính và sàn công tác; 9. Móc câu; 10. Cabin điều khiển Kết cấu gồm có một dầm chữ I, xe con treo palăng di chuyển trên cánh dưới của dầm, toàn bộ cầu trục di chuyển dọc theo nhà xưởng trên đường ray chuyên dùng đặt ở trên cao. Tất cả cầu trục một dầm đều dùng palăng chế tạo sẵn theo tiêu chuẩn để làm cơ cấu nâng hạ hàng. Nếu nó được trang bị palăng kéo tay thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng tay, nếu được trang bị palăng điện thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động điện. Trang 47
Bài giảng: Máy xây dựng 2.4.3.2. Cấu tạo loại cầu trục hai dầm như sau Hình 2.30: Cầu trục hai dầm 1. Cabin điều khiển; 2. Dầm cầu; 3. Xe con nâng (hạ) vật; 4. Cơ cấu nâng hạ vật; 5. Cơ cấu di chuyển xe con; 6.Cơ cấu di chuyển cầu trục. Trên (Hình 2.30) là loại cầu trục hai dầm với cơ cấu di chuyển cầu trục dẫn động riêng. Cầu trục gồm hai bộ phận chính: Dầm cầu 2 và xe con nâng vật 3. Dầm cầu được liên kết cứng với dầm cuối đặt dọc theo đường ray và tựa trên các cụm bánh xe di chuyển cầu trục. Ray của cầu trục được đặt trên hệ đỡ ray ở trên cao và tựa vào kết cấu công trình. Dẫn động các bánh xe di chuyển bằng các cơ cấu di chuyển 6 đặt trực tiếp lên đầu dầm cầu. Xe con có thể chạy trên ray dọc theo dầm cầu nhờ cơ cấu di chuyển xe con 5. Do khoảng cách giữa các ray trên hai dầm cầu rất nhỏ mà cơ cấu di chuyển xe con thường dẫn động chung. Trên xe con đặt cơ cấu nâng 5 có tang và palăng kép. Cầu trục có tải trọng nâng trên 20 (tấn) thường được trang bị hai cơ cấu nâng. Tải trọng nâng của cơ cấu nâng phụ thường nhỏ hơn tải trọng nâng của cơ cấu nâng chính (3 ÷ 5) lần. Tất cả các cơ cấu của cầu trục (nâng vật, di chuyển xe con và di chuyển cầu trục) thường là các tời điện đảo chiều với sơ đồ dẫn động phổ biến là: Động cơ điện – khớp nối – phanh – hộp giảm tốc – bộ phận công tác (tang cuốn cáp hoặc bánh xe di chuyển). Cầu trục được điều khiển từ ca bin 1 treo dưới dầm cầu. Cầu trục dùng trong xây dựng và phục vụ các công trình năng lượng thường có tải trọng nâng lớn. Thí dụ như cầu trục phục vụ trong các buồng máy của nhà máy thủy điện thường có tải trọng nâng của móc treo chính (100 ÷ 400) tấn, tải trọng nâng của móc treo phụ (20 ÷ 100) tấn, khẩu độ dầm (20 ÷ 23) m và chiều cao nâng (20 ÷ 25) m 2.4.4. Cổng trục: Máy trục kiểu cổng có kết cấu thép giống như khung cổng, nên người ta thường gọi là cổng trục. Được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng nhà dân dụng, nhà công nghiệp, xây dựng thủy lợi, thủy điện, quốc phòng , xây dựng hoặc làm nhiệm vụ bốc dỡ hàng hóa tại các cảng sông , biển, trong các nhà kho, ga hàng hóa, Các chức năng làm việc của cổng trục giống như cầu trục nhưng riêng về kết cấu thép thì khác, cầu trục di chuyển trên cao trong nhà xưởng với giá cầu không cần có Trang 48
Bài giảng: Máy xây dựng chân, còn cổng trục làm việc ngoài trời, di chuyển trên đường ray đặt trên mặt nền nên phải có chân đế để tạo chiều cao. Hình 2.31: Cổng trục 1. Tời điện đảo chiều; 2. Dầm cầu; 3. Xe con nâng vật; 4. Palăng nâng vật; 5. Dầm đỡ; 6. Cabin điều khiển; 7.Các chân cổng; 8. Xe con di chuyển cổng trục; 9. Pa lăngđiện; 10,11,12,13. Các tời Kết cấu thép của cổng trục gồm dầm cầu 2 và các chân cổng 7 (Hình 2.31). Xe con nâng vật 3 chạy dọc theo dầm cầu nhờ cáp kéo. Các chân cổng tựa trên xe con di chuyển cổng trục 8 chạy trên ray. Dầm cầu của cổng trục có tải trọng nâng đến 5(tấn) thường là dầm hộp hoặc dàn không gian có tiết diện hình tam giác với ray treo hình chữ I để palăng điện chạy dọc theo dầm cầu. Dầm cầu của cổng trục có tải trọng nâng vừa và lớn thường có dạng dàn không gian với tiết diện hình chữ nhật hoặc hình thang. Xe con nâng vật 3 với móc treo chính chạy theo ray phía trên dầm cầu còn móc treo phụ với tải trọng nâng nhỏ của palăng điện 9 có thể chạy theo ray treo phía dưới dầm cầu. Tùy theo yêu cầu công nghệ mà dầm cầu có thể không có côngxôn hoặc có công xôn ở một hay cả hai đầu. Chiều dài côngxôn có thể đạt tới (25÷ 30)% chiều dài của khẩu độ dầm. Nếu khẩu độ dầm không lớn, các chân cổng có thể liên kết cứng với dầm cầu. Trường hợp dầm không lớn, các chân cổng có thể liên kết cứng với dầm cầu. Trường hợp cổng trục có khẩu độ dầm lớn, một chân cổng liên kết cứng với dầm còn chân cổng kia được nối khớp với dầm để bù trừ độ xô lệch của cổng trục khi di chuyển, tránh khả năng kẹt các bánh xe di chuyển cổng trục trên ray. Xe con nâng vật di chuyển dọc theo dầm cầu nhờ cáp kéo và tời điện đảo chiều 1 (Hình 2.31b). Cơ cấu nâng chính của cần trục có hai palăng nâng vật 4 đặt đối xứng tại hai phía của dầm cầu và đồng thời nâng dầm đỡ 5 của móc treo. Các cổng trục có tải trọng nâng lớn dùng trong lắp ráp các cấu kiện sử dụng bốn cơ cấu nâng với cách mắc cáp như (Hình 2.31c) . Tốc độ nâng hạ vật có thể được điều khiển bằng các cách sau: cả bốn tời cùng làm việc theo chiều nâng hoặc hạ; các tời 10 và 13 làm việc theo chiều nâng còn tời 11 và 12 làm việc theo chiều hạ hoặc ngược lại; các tời 10 và 13 làm việc còn tời 11 và 12 dừng hoặc ngược lại. Để giảm tải trọng tác dụng lên dầm cầu, cơ cấu nâng và cơ cấu di chuyển xe con được đăth trên các chân cổng hoặc trên Trang 49
Bài giảng: Máy xây dựng các thanh giằng cứng của chân cổng. Điều khiển cổng trục từ cabin 6. Trên các xe con di chuyển cổng trục phải có thiết bị kẹp ray dẫn động máy. Khi tốc độ gió vượt quá giới hạn cho phép, động cơ của thiết bị kẹp ray tự động làm việc do tác động của thiết bị đo gió trên cần trục. Sơ đồ kết cấu của cổng trục như ở (Hình 2.31) được sử dụng để lắp ráp các thiết bị và cấu kiện có trọng lượng lớn trên các công trình xây dựng công nghiệp. Cần trục có tải trọng nâng của móc treo chính 100 (tấn), tải trọng nâng của móc treo phụ 10 (tấn), khẩu độ dầm 31 (m), chiều cao nâng 37,5 (m) và trọng lượng bản thân cổng trục 225 (tấn). Mỗi xe con di chuyển cổng trục chạy trên hai ray đặt song song. 2.4.5. Những quy định an toàn khi sử dụng máy và thiết bị nâng: 2.4.5.1. Điều kiện để đưa máy nâng ra sử dụng: Máy nâng nói chung và cần trục nói riêng chỉ được đưa ra sử dụng khi đảm bảo đầy đủ các điều kiện sau: Phải có đầy đủ các tài liệu kỹ thuật và các biên bản kiểm tra thử tải (trong biên bản phải ghi rõ ngày, tháng kiểm tra thử tải) do người có trình độ chuyên môn và có thẩm quyền ký tên. Tài liệu kỹ thuật gồm có lý lịch máy, tài liệu hướng dẫn lắp dựng và sử dụng do nhà máy chế tạo biên soạn. Lý lịch máy phải còn nguyên vẹn, không bị xóa hoặc nhàu nát, trong đó có đầy đủ đặc tính kỹ thuật của máy, đường đặc tính tải trọng, sơ đồ dẫn động các cơ cấu, sơ đồ điện và các bản vẽ thể hiện cấu tạo chung cũng như các ơ cấu và các bộ phận chính của cần trục. Công nhân điều khiển cần trục phải ở tuổi trưởng thành và có chứng chỉ đã qua lớp đào tạo điều khiển cần trục do cơ quan có thẩm quyền và khả năng chuyên môn tổ chức, đồng thời được kiểm tra tay nghề trước khi giao nhiệm vụ điều khiển cần trục. Cần trục mới hoặc cần trục đã qua sửa chữa, cải tạo, sau khi lắp dựng xong ở ngoài hiện trường đều phải được kiểm tra thử tải xem có đáp ứng được các yêu cầu về kỹ thuật cũng như các chỉ tiêu an toàn hay không và đăng ký với cơ quan đăng kiểm nhà nước rồi mới đưa ra sử dụng. 2.4.5.2. Mục đích và nội dung của việc thử tải Việc thử tải cần trục được tiến hành ở hai trường hợp thử tải tĩnh và thử tải động. Việc thử tải tĩnh nhằm mục đích kiểm tra sức bền và độ ổn định của cần trục. Sau khi lắp dựng ở vị trí mới, sau khi sửa chữa lớn hoặc cải tạo, cần trục được thử tải lần đầu với tải trọng vượt 25% so với tải trọng danh nghĩa. Vật nâng được nhấc lên cao so với mặt đất khoảng 200mm và giữ nguyên ở vị trí đó tối thiểu là 10 phút. Sau khi tháo vật nâng, mọi chi tiết của cần trục không biến dạng hoặc không có vết nứt thì mới đạt yêu cầu. Việc thử tải động nhằm mục đích kiểm tra xem các cơ cấu và các phanh của cần trục làm việc có đảm bảo an toàn hay không. Khi thử tải động, ta cho cần trục làm việc với tải trọng vượt 10% so với tải trọng danh nghĩa và thử tất cả các chuyển động: Nâng hạ vật, thay đổi tầm với, quay, di chuyển và kiểm tra phanh của tất cả các cơ cấu ít nhất ba lần. Sau khi thử tải động, các cơ cấu vẫn làm việc bình thường và các phanh đảm bảo an toàn thì mới đạt yêu cầu. Kết quả thử tải được ghi đầy đủ vào trong lý lịch cần trục cùng với các nhận xét, kết luận và kiến nghị, ngày tháng thử tải. 2.4.5.3. Những quy phạm an toàn khi sử dụng cần trục: Trang 50
Bài giảng: Máy xây dựng Phải đảm bảo chế độ kiểm tra, chăm sóc, bảo dưỡng cần trục theo đúng quy định của nhà máy chế tạo. Cán bộ kỹ thuật quản lý thi công là người chịu trách nhiệm về tình trạng kỹ thuật của cần trục trước khi đưa ra sử dụng. Công nhân điều khiển cần trục phải nắm vững đặc tính kỹ thuật, chức năng của các bộ phận trong hệ thống điều khiển và thao tác thuần thục đúng theo hướng dẫn trong lý lịch máy. Chỉ cho phép cần trục nâng những vật có trọng lượng không lớn hơn tải trọng danh nghĩa của nó và theo đúng đường đặc tính tải trọng trong lý lịch của cần trục. Đối với cần trục kiểu cần thì mômen tải trọng không được vượt quá trị số cho phép Cáp chằng, buộc vật nâng phải được tính toán chính xác và phaair được thử tải, ghi rõ thời hạn sử dụng; phải chằng, buộc đúng kỹ thuật. Đối với cáp để nâng vật, tuyệt đối không được phép nối cáp để tăng chiều dài. Phải có sự thống nhất một cách chính xác các tín hiệu giữa người điều khiển cần trục với người xinhan và các công nhân trực tiếp lắp ráp vật nâng. Khi nâng vật, trước tiên chỉ nâng vật lên độ cao 200mm rồi dừng lại để kiểm tra phanh của cơ cấu nâng và cách chằng buộc vật nâng xem đảm bảo độ an toàn hay không, sau đó mới tiếp tục cho cơ cấu nâng làm việc. Không được nâng và di chuyển vật qua khu vực có người đang hoạt động ở dưới. Không được nâng xếp đặt hàng lên ôtô hoặc toa tàu hỏa khi trong đó có người. Không được để vật nâng ở móc treo khi giải lao giữa hai ca hoặc hết giờ làm việc. Không được kéo vật nâng di chuyển trên mặt đất bằng cáp nâng hoặc móc treo. Với các cần trục di chuyển trên ray thì hết giờ làm việc phải đóng thiết bị kẹp ray. Riêng đối với cần trục tự hành di chuyển bằng bánh hơi, khi nâng hạ vật phải sử dụng các chân tựa. Các chân tựa này phải được đặt trên nền cứng, không lún hoặc lở và có độ dốc không vượt quá mức cho phép. Khi nâng vật có trọng lượng nhỏ, có thể không cần dung chân tựa. Trường hợp đó, cán bộ kỹ thuật tổ chức thi công phải đọc kỹ hướng dẫn sử dụng xem với trọng lượng của vật nâng là bao nhiêu thì không cần dùng chân tựa và yêu cầu công nhân điều khiển cần trục phải thực hiện đúng quy định như trong hướng dẫn sử dụng cần trục Trang 51
Bài giảng: Máy xây dựng CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2 1. Hãy trình bày các thông số cơ bản của máy nâng? Đặc điểm kết cấu và phạm vi sử dụng của các cụm, chi tiết chính (cáp, móc treo) của máy trục – chuyển? 2. Hãy nêu đặc điểm kết cấu, phân loại và xác định lực căng cáp lớn nhất của palăng cáp (xét cho trường hợp palăng đơn) dùng trong công tác trục - chuyển? 3. Trình bày cấu tạo chung và nêu các thông số cơ bản của tang quấn cáp? 4. Trình bày đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc của kích thủy lực? Tính toán lực tác động cần thiết khi nâng hàng? 5. Vẽ sơ đồ mắc cáp của thang máy thi công (chở người và hàng) thông qua đó trình bày nguyên lý làm việc. Tính năng suất của thang nâng chở hàng? 6. Cho sơ đồ cấu tạo cần trục tháp có tháp quay như hình vẽ, hãy chú thích và nêu nguyên lý là việc của sơ đồ trên? 7. Công dụng và phân loại cần trục tháp? Anh (chị) hãy dựa vào hình vẽ đã cho để trình bày sơ đồ cấu tạo chung của cần trục ôtô dẫn động thủy lực đã học? 8. Anh (chị) hãy trình bày những quy định an toàn khi sử dụng máy và thiết bị nâng? Trang 52
Bài giảng: Máy xây dựng Chương 3 MÁY LÀM ĐẤT Công tác làm đất là một công việc quan trọng và chiếm tỷ trọng khá lớn trong các công trình xây dựng như: dân dụng và công nghiệp, giao thông, thủy lợi, thủy điện, sân bay, bến cảng trong các công trình đó, đất được gia công với những mục đích và phương pháp khác nhau, nhưng tất cả có thể thu gọn lại thành các khâu sau: đào, vận chuyển, đắp, san bằng và đầm lèn. Dựa vào công dụng của máy, người ta phân loại ra thành những nhóm như sau: Máy đào đất: có một gầu hay nhiều gầu dùng để đào xúc đất rồi đổ vào phương tiện vận chuyển hoặc đổ thành đống. Đào hay chuyển đất: là những máy đào đất rồi gom lại thành đống hay chuyển đi và san ra thành từng lớp Máy đầm: dùng để lèn chặt đất Thiết bị gia công đất bằng phương pháp thủy lực: dùng dòng nước có áp suất cao để làm xói lở đất, dùng bơm để hút đất lẫn nước đẩy vào đường ống và chuyển đến nơi đổ. Máy làm công tác chuẩn bị: máy xới tơi đất, máy dọn bằng, máy nhổ rễ cây Ngoài ra tùy theo nhóm máy mà người ta còn phân loại theo: chế độ làm việc, mức độ cơ động, công suất của động cơ 3.1. MÁY ỦI 3.1.1. Công dụng và phân loại 3.1.1.1. Công dụng Máy ủi là loại máy chủ đạo trong nhóm máy đào vận chuyển đất, có bộ công tác chính là lưỡi ủi. Máy được sử dụng để làm các công việc như: Đào và vận chuyển đất trong cự ly đến 100m, tốt nhất từ 10 ÷70 m đối với các nhóm đất I,II,III. Lấp hào, hố và san bằng nền móng công trình. Đào hồ, ao kênh mương sâu và rộng. Ủi và san rải vật liệu như đá dăm, cát, sỏi. Ngoài ra máy còn làm các công việc như: bào cỏ, bóc lớp tầng phủ, hạ cây ( 30cm) nhổ gốc cây, thu dọn mặt bằng thi công, xới đất trước khi đào để giảm trở lực công tác khi được trang bị bộ công tác xới phía sau máy. Máy còn dùng để kéo hoặc đẩy các phương tiện khác. 3.1.1.2. Phân loại a) Dựa vào kết cấu lưỡi ủi Trang 53
Bài giảng: Máy xây dựng Lưỡi ủi thường (hay còn gọi là lưỡi ủi cố định): lưỡi ủi luôn được đặt vuông góc với trục dọc của máy (hình 3.1a) Lưỡi ủi vạn năng: lưỡi ủi được liên kết với khung ủi thông qua khớp cầu nên bàn ủi có thể quay trong mặt phẳng ngang và nghiêng so với trục dọc của máy một góc (45÷60)0 (hình 3.1b). Hình 3.1: Các loại máy ủi a)Máy ủi thường; b)Máy ủi vạn năng b) Dựa vào phương pháp điều khiển lưỡi ủi Máy ủi điều khiển thủy lực Máy ủi điều khiển bằng cáp Máy ủi điều khiển bằng thủy lực được sử dụng rộng rãi và thay thế hoàn toàn máy ủi điều khiển bằng cáp vì điều khiển nhẹ nhàng, êm, chắc chắn, kết cấu gọn nhẹ, chăm sóc kỹ thuật dễ dàng. So với máy ủi điều khiển bằng dây cáp, lưỡi ủi của máy ủi điều khiển bằng thủy lực không chỉ được ấn xuống nền đào bằng trọng lượng của bản thân lưỡi ủi mà còn lực đẩy của xilanh thủy lực. c) Dựa vào cơ cấu di chuyển Máy ủi có bộ di chuyển bánh xích: có áp suất xuống nền nhỏ, di chuyển linh hoạt do có bán kính nhỏ và độ bám với nền đất tốt vì vậy có thể sử dụng ở nơi có nền đất yếu, độ dốc lớn và địa bàn chật hẹp. Máy ủi bánh lốp: loại này có tốc độ di chuyển nhanh nhưng có độ bám kém và áp suất tác dụng dưới nền lớn nên ít được sử dụng, thường chỉ dùng để thu dọn mặt bằng. d) Dựa vào công suất và lực kéo của máy Loại máy ủi Công suất động cơ (kW) Lực kéo (Tấn) Rất nhỏ Đến 15 Đến 2,5 Nhỏ 15÷60 2,5÷7,5 Trung bình 60÷150 7,5÷15 Lớn 150÷220 15÷30 Rất lớn >220 >30 3.1.2. Cấu tạo và quá trình làm việc Trang 54
Bài giảng: Máy xây dựng 1. Lưỡi ủi 2. Khung ủi 3. Xilanh thủy lực điều chỉnh góc cắt 4. xilanh thủy lực nâng hạ bộ công tác ủi 5. Bộ lưỡi xới Hình 3.2: Sơ đồ cấu tạo của máy ủi thường điều khiển thủy lực Đối với máy ủi trang bị bộ công tác thường, lưỡi ủi liên kết với hai khung ủi ở hai bên bằng khớp bản lề và được cố định bằng thanh chống xiên, hiện nay để tăng độ linh hoạt cho lưỡi ủi thanh chống xiên là xilanh thủy lực nên góc nghiêng của lưỡi ủi so với khung ủi có thể thay đổi phù hợp với đối tượng làm việc. Cả bộ công tác được liên kết với khung của bộ di chuyển bằng khớp quay và được nâng hạ bằng cặp xilanh thủy lực 4. Đối với máy ủi trung bình và lớn thường được trang bị thêm bộ công tác xới ở phía sau. 1. Khung ủi 2. Hốc liên kết 3. Khung chống chữ A 4. Lưỡi ủi 5. Khớp xoay Hình 3.3: Sơ đồ cấu tạo của máy ủi thường điều khiển thủy lực Đối với máy ủi vạn năng, khung ủi 1 được chế tạo liền khối có dạng hình chữ U và liên kết lưỡi ủi thông qua khớp xoay 5, lưỡi ủi của máy ủi vạn năng không có thành chắn hai bên để thuận tiện trong công tác san phẳng mặt bằng, vì vậy khối lượng đất tích trước lưỡi ủi là không lớn nên khi dùng máy ủi cho công các đào đắp với khối lượng lớn thì người ta không dùng máy ủi vạn năng. Lưỡi ủi có thể nghiêng một góc khác 900 so với trục dọc của máy nhờ thay đổi vị trí liên kết giữa khung chữ A 3 với các hốc liên kết 2. Quá trình làm việc của máy đào như sau: Hạ lưỡi ủi ấn xuống nền đào bằng cặp XLTL nâng hạ lưỡi ủi, cho máy tiến về phía trước,đất sẽ bị cắt và tích tụ trước lưỡi ủi, khi đã đầy đất ta vận chuyển khối đất bằng cách nâng lưỡi ủi lên nhưng chưa thoát khỏi nền đào với mục đích đào thêm một chút để bù vào lượng đất đã rơi vãi trong quá trình vận chuyển. Trang 55