Giáo trình Máy thi công chuyên dùng

Nội dung text: Giáo trình Máy thi công chuyên dùng

1. LI NÓI ðU "Máy thi công chuyên dùng" là mt trong nhng môn hc chính thuc chương trình ñào to k sư các chuyên ngành Máy xây dng và xp d, Cơ gii hóa xây dng ca Trưng ði hc Giao thông Vn ti. Cun giáo trình này nhm trang b nhng kin thc cơ bn v ñc ñim cu to, hot ñng, phm vi s dng và nguyên tc tính toán thit k các máy ch ño thuc ba lĩnh vc chuyên ngành ñưc trình bày qua ba phn riêng bit: Phn I: Máy và thit b gia c nn móng − Ni dung t chương 1 ñn chương 8. Phn II: Máy và thit b thi công mt ñưng ôtô − Ni dung t chương 9 ñn chương 14. Phn III: Máy và thit b thi công ñưng st − Ni dung t chương 15 ñn chương 22. Ni dung cun sách ñưc biên son sát vi ñ cương ging dy môn Máy thi công chuyên dùng ñã ñưc Trưng ði hc Giao thông Vn ti phê duyt. Bên cnh vai trò là giáo trình phc v cho vic hc tp và nghiên cu ca sinh viên, cun sách này còn là tài liu tham kho b ích cho các cán b k thut công tác trong ngành Xây dng Giao thông, Xây dng Công nghip và dân dng. Mc dù tác gi ñã có nhiu c gng nhưng do thi gian và trình ñ có hn nên chc chn khó tránh khi thiu sót, rt mong nhn ñưc ý kin ñóng góp ca bn ñc. Nhân dp này, tác gi xin chân thành cm ơn Trưng ði hc Giao thông Vn ti, Nhà xut bn GTVT, PGS.TS Nhà giáo ưu tú Vũ Th Lc và các bn ñng nghip trong và ngoài Trưng ñã góp ý cho ni dung cun sách và giúp ñ, to ñiu kin thun li ñ cun sách ñưc ra mt bn ñc. Tác gi MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .3
2. PHN TH NHT MÁY VÀ THIT B GIA C NN MÓNG CHƯƠNG 1 NHNG VN ð CHUNG 1.1. MC ðÍCH, Ý NGHĨA CA VIC GIA C NN MÓNG Hu ht các công trình xây dng nhân to ñu truyn ti trng bn thân và hot ti qua nn móng xung ñt. Tùy theo tính cht công trình, ti trng truyn xung nn có th ln hay nh dưi các trng thái lc phân b ña dng khác nhau. Nu nn ñt t nhiên có th tha mãn ñưc các ñiu kin chu lc ca công trình xây dng trên nó theo các thông s ñánh giá như tính kháng nén (lún), tính kháng ct (trưt) v.v ng vi các ñiu kin ña cht, thy văn bin ñng khác nhau, thì ñương nhiên, công vic gia c nn s không cn ñt ra. Tuy nhiên trong ña s trưng hp, nn công trình ñu phi gia c, mt mt, do ti trng công trình trên nó truyn xung bao gi cũng ln và càng ngày càng ln, (qui mô công trình ngày càng ln), mt khác, nn ñt mà trên ñó là các công trình nhân to tp trung sm ut nht li là vùng ñng bng. nưc ta có 2 vùng ñng bng quan trng nht là ñng bng Sông Hng và ñng bng Sông Cu Long. C hai vùng châu th này ñu có ngun gc cơ bn là bi t, thi thong mi có ñi (núi) trc b bào mòn t ngun gc lc ña già; do ñó, cơ bn 2 vùng ñng bng k trên là nn yu. Tng ñt nn yu cn gia c này ph bin có ñ dày t 2 ñn 40m, cá bit 200m vi thành phn ch ño là á cát, á sét ln trm tính hu cơ gn như bão hòa nưc. Tiêu biu ña cht vùng th ñô Hà Ni có th mô t theo tài liu khoan thăm dò sau (bng 1.1). Bng 1.1. Mt ct ña cht vùng Hà Ni ð sâu 0 → 3,3 → 20 23,5 → 29 → 32 → 33 → 40, 12 → 43 → 53,2 (m) Loi ñt Sét do Cát mn Á cát Cát Cát Cát Cát Sét Cui mm Cát trung Á sét pha pha pha mn do Si Sn do Sét Cát Sét bão Cát thô Si chy chy chy chy hòa bão hòa bão hòa Như vy, vic gia c nn ñ to móng công trình là vic tt yu. Chi phí cho vic gia c nn trong giá thành công trình chim mt t l ñáng k, thp nht cũng 15 −30%, có khi lên ñn 40 − 50% giá thành công trình. ñây có th phát sinh khái nim: nn yu và nn tt. Nn yu thì phi gia c, nn tt thì không; ñiu ñó không phi lúc nào cũng ñúng. Trưc ht thut ng "nn yu" cũng như "nn MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .5
3. tt" có ñnh tính ht sc tương ñi, còn ñnh lưng cũng thuc phm trù ñnh nghĩa rng ranh gii ca chúng là: − Kh năng chu nén lún: P = 0,5 ÷ 1kg/cm 2 − Mô ñuyn tng bin dng: E = 50kg/cm 2 − Kháng ct: τ = 0 − ð m: ω → bão hòa Các tr s cao hơn ranh gii trên là nn tt, bng và nh hơn là nn yu [1]. ðiu chúng ta mun nói là, tt c ñu tùy thuc vào tĩnh ti và hot ti ca công trình nhân to truyn xung nn. Nu nn yu mà vn chu ñng ñưc thì không cn gia c, ngưc li, nu nn tt mà vn không tha mãn yêu cu k thut ñt ra thì vn cn gia c. Trong ña s trưng hp, ñ ngm nưc ca nn c 3 trng thái nói chung: hơi, lng, rn là mt yu t quyt ñnh ñn cơ tính ca ñt nn. 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA C NN MÓNG CH YU Ngày nay, các phương pháp gia c nn móng khá phong phú và ña dng. ngoài các bin pháp kt cu tng dưi ca công trình ñ chng lún, st ñu và không ñu như: móng bè, móng chân vt khe lún, ging tưng, ging móng v.v cũng như các bin pháp gián tip như ñp khi (tưng) phn áp (ñi trng), tưng chn v.v còn dùng nhng bin pháp ñc hu như gia nhit nn, trn vôi, xi măng, ñin − hóa, silicát hóa v.v trên mt hoc sâu trong nn ñ ci thin cơ tính ca nn. Trên thc t các phương pháp gia c nn sau ñây ñưc s dng rng rãi hơn c [1]. 1.2.1. Phương pháp ci to s phân b ng sut trên nn, gm có: a) ðm cát − Khi lp nn yu có chiu sâu ≤ 3m bão hòa nưc, ta có th gt b lp ñt yu dưi chân móng và thay th bng lp cát. Phương pháp này t ra ñơn gin và không ñòi hi thit b thi công phc tp nu khi lưng công vic không ln. b) ðm ñá si − Cũng như vi ñm cát, khi lp ñt yu dưi móng có nưc ngm vi áp lc hông cao, không ñt ñưc ñm cát và dưi nó cũng là lp ñt v.v. sc chu truyn lc ca ñm ñá si ln hơn nhiu so vi cát nên ta có th coi nó như mt b phn ca móng. c) ðm ñt − Vi các công trình xây dng trên nn ñp và mc nưc ngm dưi sâu thì dùng ñm ñt (vt liu r hơn). ðương nhiên các vt liu dùng làm ñm (cát, ñá si, ñt) ñu phi chn la phù hp yêu cu k thut và ñc bit phi ñưc lèn cht. 1.2.2. Phương pháp tăng ñ cht ca nn bng bin pháp tiêu nưc thng ñng ð tiêu nưc theo phương thng ñng, thưng dùng các phương pháp sau: a) Cc cát, si − Khi móng công trình ln, lp nn yu có chiu dày ≥ 3m, ta có th ci to bng cc cát, si. Cc cát, si làm cho ñ m, ñ rng ca nn gim ñi, cc cát có tác dng như là mt ging tiêu nưc thng ñng, làm cho mô ñuyn bin dng, tính kháng nén, kháng ct ca nn tăng lên v.v. và cc làm vic ñng thi vi nn, do ñó tính cht chu lc
4. ca nn gia c cc cát, si khác xa các loi cc cng như g, bê tông, thép (cc cng chu lc ñc lp vi nn). Cc cát, si cho phép công trình ñt gii hn n ñnh (lún) gn như sau khi kt thúc thi công. Ưu vit ca cc cát, si còn th hin hiu qu kinh t cao: kinh phí xây dng có th gim 40% so vi dùng cc bê tông; gim 20% so vi dùng ñm cát ngoài ra, cc cát, si còn có tính bn vĩnh cu, hoàn toàn không b ăn mòn do xâm thc , thit b thi công ñơn gin và ph thông. b) Bc thm − Khác vi cc cát, si; bc thm không tham gia vào quá trình chu lc truyn ti ca công trình xung nn, nó ch có chc năng tiêu nưc thng ñng cho nn, làm cho cơ tính ca ñt nn ñưc nâng cao do tăng cưng tc ñ c kt ca ca nó, kt qu là s chu ti ca ñt nn ñưc ci thin. Bc thm có nhng ưu vit ni bt: − Din nn ci to ln. − ð sâu tng ñt ci to ln, có th ñt 25 − 30m. − Vt liu (bc thm) ch to sn, gn nh. − Công ngh thi công gin ñơn, năng sut cao. − Hiu qu kinh t cao. Chính vì nhng ưu vit va nêu nên thi gian gn ñây, bin pháp này ñưc s dng rng rãi trong vic ci to và nâng cp quc l 1, quc l 5 v.v 1.2.3. Phương pháp gia c nn bng cc cng Móng cc là mt kt cu quen thuc trong xây dng, làm nhim v truyn ti công trình xung sâu trong nn ñt có lp (tng) chu lc tt, khc phc ñưc bin dng lún không ñng ñu, chu ñưc ti trng ngang, gim khi lưng ñào ñp, rút ngn thi gian thi công do công nghip hóa ch to cc và thit b thi công. Cc và thit b ñóng (h, ñúc ti ch) rt ña dng: cc tre, g, bê tông ñc, ng rng, thép, ván thép cc nhi các kiu, tr thng, n hông (Franki), n ñáy cc xon. Tuy nhiên không phi lúc nào gia c nn bng cc cng cũng có hiu qu tt nu nn phía trên tt mà dưi mũi cc li xu; trưng hp ñó phi dùng bin pháp khác. Nói chung, các loi cc ñu chu ti ca công trình xung dưi nn theo hai dng: cc chng − chu ti cơ bn mũi cc, cc treo − chu ti cơ bn theo ma sát hông thân cc. Trưng hp cc chu ti hn hp c chng và treo ñu phát huy tác dng ñương nhiên là rt tt. 1.3. PHÂN LOI THIT B THI CÔNG CC CNG 1.3.1. Sơ ñ phân loi MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .7
5. MÁY ðÓNG C C ðÚC C C H C C TI CH BÚA BÚA N BÚA CH N Máy BÚA R ƠI BÚA H ƠI ép TH Y L C (diezel) ðNG Máy tĩnh th y khoan lc cc nh i, vòi Kéo Kéo xói bng bng ðơ n Song ðơ n Song Ct ng Ni Ni Xung các ti ti ñng ñng ñng ñng dn dn cng mm kích lo i tay máy H.1.1. Sơ ñ phân loi thit b thi công cc cng 1.3.2. ðc ñim s dng ca loi búa ñóng cc Bảng 1.2 Loi búa Phm vi s dng Ưu ñim Nhưc ñim Dùng ñóng các loi cc Cu to ñơn gin, d bo Năng sut thp. hcc = 6 − 12m vi khi qun, d sa cha, d thay Ns = 1 nhát/ph − ti tay Búa rơi lưng nh. ða ñim thi ñi ñ cao nâng búa. Giá 4−15 nhát/ph − ti máy công rng. thành h. D làm hng ñu cc. Gbúa = 0,25 − 1,5 tn ðóng các cc BTCT, cc ðóng cc trên nhiu loi Chi phí ñu tư máy cao. Búa thy ván thép dài 8 −12m. nn, k c nn yu. Không Vic sa cha khó khăn. lc gây ô nhim môi trưng. Dùng ñóng cc bê tông, Năng sut cao: N = 200 − Trng lưng hiu dng BTCT nng khi lưng 500 nhát/phút. Ít phá v nh: ñóng cc ln; ða bàn thi ñu cc. Có th ñóng cc G β = búa 100% = 20% Búa hơi công cht hp. không cn giá búa, d ñiu ∑Gmáy Gbúa = 1,2 ÷ 9 t n, khin áp lc ñóng cc t Cn có thit b trung gian hef.búa = 0,7 + 1,6m. ñng. cng knh (máy nén, ni hơi) d hng ng dn hơi, ñ an toàn thp. Búa n Dùng ñóng cc g, thép, bê Trng lưng tng các thit Tn 50 −60% công sut ñ
6. Loi búa Phm vi s dng Ưu ñim Nhưc ñim Diezel tông ct thép và ván c (h b nh; Không cn mt s nén không khí trong xi ≤ 8m); Thích hp vi ñt thit b trung gian (máy lanh. Cn có nhiên liu du tht. nén khí, ni hơi, ñng cơ diezel. Năng sut thp hơn ñin ) búa hơi. N s = 50 + 80 Gbúa = 0,14 ÷ 15 tn nhát/phút Dùng ñóng các loi cc, Năng sut cao hơn các loi Cn phi có ngun ñin ván c vi khi lưng ln, búa khác 3 + 4 ln. Búa rung hiu qu cao ñt ri, cát, ñng Giá thành h 2 ÷ 2,5 ln. cát pha và ñt bão hòa Không làm v ñu cc nưc. Chú ý: Chn búa phi da trên cơ s: − Phm vi s dng ca búa, ưu nhưc ñim và ñiu kin trang thit b. − ðc ñim ña hình thi công, khi lưng và loi cc. − ðc ñim ña cht ca nn. 1.4. KHÁI NIM H CC Cc các loi có th ñưc ñóng (bng búa), h (bng búa rung, vòi xói), ñúc ti ch (khoan nhi, vòi xói), vn (cc xon) hoc kt hp ñóng, ñm (h) cc ng ri ñ bê tông Vì vy, thut ng "h cc" ñây (1.4) có nghĩa rng bao quát. 1.4.1. ðóng cc Phương tin ñóng cc ph bin là búa hơi (hơi nưc, hơi ép) và búa diezel. Lc xung kích tác dng lên ñu cc là tác nhân cơ bn ñ h cc. Ngưi ta ch có th ñóng cc khi tương quan gia búa và cc gm năng lưng xung kích ca búa, trng lưng búa, trng lưng cc và ñ chi ca cc tha mãn các ñiu kin sau: a) Năng lưng xung kích W ca búa (kgm) W ≥ 25 [R] tt ñây: [R] tt − Sc chu ti tính toán ca cc (T) [R c] Theo Welliton, [R] tt ≤ 7 , trong ñó [R c] − sc chu ti gii hn cho phép ca cc. b) V h s hiu dng ca búa: Q + q KB = W Trong ñó: Q, q − Trng lưng búa và cc, MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .9
7. Q.V 2 W = − năng lưng xung kích. 2g vi: V − Tc ñ rơi búa (m/sec) g − Gia tc trng trưng (m/sec 2) H s hiu dng K B có nhng tr s gii hn theo bng 1.3. Bng 1.3. H s hiu dng K B Cc Cc g Cc thép Cc bê tông Búa Búa hơi song ñng, Diezel ng 5 5,5 6 dn Búa hơi ñơn ñng, Diezel ct 3,5 4,0 5 dn Búa rơi t do (ti kéo, th) 2 2,5 3 Nu K B ln hơn tr s va nêu, có nghĩa là búa quá nng so vi cc và ngưc li. c) V ñ chi ca cc S. Bng các tính toán lý thuyt và ño ñc thc nghim, ñ chi S hp lý ca cc ñưc khuyn cáo nm trong gii hn. (1 − 2) cm < S < (3 − 5) cm Mun vy, trng lưng búa Q và cc q trong các trưng hp thông thưng có tương quan theo. Q = (1,5 − 2)q 1.4.2. H cc bng rung ñng Nhng trưng hp không th dùng búa xung kích ñ ñóng cc như: trng lưng cc quá ln so vi búa, hoc nn cát v.v ngưi ta có th h cc bng búa rung các loi (rung ni cng, ni mm, va rung). Búa rung tác ñng nh lc ly tâm to ra bng khi lch tâm quay. Lc ly tâm ñây còn ñưc gi là lc kích ñng P tính theo biu thc quen bit. M . ω2 P = g Trong ñó: M − Mô men lch tâm
8. ω − Tc ñ góc g − Gia tc trng trưng Chn búa chn ñng ñ h cc cn tha mãn các ñiu kin sau: − Lc kích ñng phi ñ thng lc cn ca nn. − Biên ñ rung ñng ca búa cn ln hơn biên ñ rung ñng ca cc. − Tng trng lưng tĩnh ca h búa và cc cn ln hơn lc cn ca nn xut hin dưi mũi cc. Các ñiu kin nêu trên ñưc khai trin chi tit tip theo phn chuyên mc v búa rung. 1.4.3. ðúc cc ti ch bng khoan nhi Khoan nhi các kiu có mc ñích to cc (ñúc cc) ti ch. Công ngh khoan nhi gm 2 bưc cơ bn: to l khoan bng máy khoan chuyên dng và ñúc cc bê tông sau khi to l. Công ngh khoan nhi (cc) ra ñi t năm 1950 và ngày càng phát trin mnh m. Nó cho phép to ra các móng cc chu lc rt ln xây dng các công trình cu, các tòa nhà cao tng, các công trình thy li và thy ñin. ð to ra l khoan, ngưi ta áp dng các loi hình công ngh: − Công ngh ñúc khô − Công ngh dùng ng vách − Công ngh dùng dung dch khoan. Vic áp dng loi hình công ngh nào cho hp lý là rt quan trng, nó ph thuc rt nhiu vào ñc ñim ña cht, thit b khoan và trình ñ vn hành thit b. Thit b (khoan) to l có nhiu dng khác nhau, nhưng ñu bao gm: máy cơ s có b di chuyn bánh xích (là ch yu), b công tác to l kiu gu khoan − kiu vít xon hoc kiu gu ñào , và các thit b ph tr phù hp vi công ngh to l. Vic ñúc cc bê tông ñưc tin hành sau khi làm sch l khoan và ñt ct thép. Cc ñúc xong phi tin hành kim tra cht lưng nh các thit b kim tra hin ñi. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .11
9. Thi công cc khoan nhi bng máy khoan ED.4000 vi b gu khoan xoay ñưng kính 1,5m. . CHƯƠNG 2 BÚA ðIEZEL ðÓNG CC 2.1. CÔNG DNG VÀ PHÂN LOI BÚA ðIEZEL
10. 2.1.1. Công dng: Búa diezel dùng ñ ñóng các cc bê tông ct thép, ng thép, cc g và thưng ch ñóng trên nn thông thưng (không phi nn yu hoc nn cng). Búa loi này dùng du diezel và hot ñng như mt ñng cơ diezel, gây n ln và chn ñng mnh nên ch thích hp vi vic xây dng các công trình xa nơi dân cư, xa các công trình xây dng ñã có. Riêng các loi búa nh có th ñóng cc tre, cc g ñ kè b. ñây, thut ng "búa ñiezel" ñưc hiu là c máy ñóng cc s dng qu búa dùng du diezel; ngoài qu búa ra còn có giá búa, khung sàn vi các thit b cn thit hoc máy cơ s là máy kéo, cn trc, máy xúc bánh xích. Khi phân loi búa diezel thưng phân loi theo qu búa, còn giá búa xét riêng. 2.1.2. Phân loi búa diezel − Theo nguyên tc cu to qu búa, có: búa diezel ct dn (xi lanh rơi) búa diezel ng dn (pittông rơi) − Theo trng lưng qu búa Q: loi nh, vi: Q = ≤ 0,6 − 1,2 − 1,8 tn loi va: Q = 2,5 − 3,5 − 4,5 tn loi ln: Q = 5,5 − 6,5 − 10 tn Qu búa kiu ct dn thưng có Q loi nh, qu búa kiu ng dn có Q t 1,8 tn tr lên. Dưi ñây trình bày ni dung cơ bn ca qu búa diezel ct dn và qu búa diezel ng dn. Bng 2.1. Thông s k thut búa diezel ct dn do Liên Xô (cũ) ch to Mác hiu máy Thông s chính SP44 SP60 SP −6 S−263 (S −1010) (DM −240) (S −330) Trng lưng qu búa (kg) 190 240 1800 2500 Năng lưng va ñp (kg.m) 150 175 1600 2000 S ln ñp trong 1 phút 100 55 44 −55 50 −55 Chiu cao nâng búa (mm) 1000 1310 2100 2300 T s nén 16 16 26 25 ðưng kính cc (g) − (cm) 18 −22 18 −22 − − Kích thưc bao (mm) Cao 1970 1980 4335 4540 Rng 500 500 820 870 MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .13
11. Mác hiu máy Thông s chính SP44 SP60 SP −6 S−263 (S −1010) (DM −240) (S −330) Dài 550 550 900 1100 − Tng trng lưng (kg) 340 350 3650 4200 Bng 2.2. Thông s k thut búa diezel ng dn (Liên Xô cũ ch to) Làm mát bng không khí Làm mát bng nưc Thông s chính S858 S859 S949 S954 S996 S1047 S1048 SP54 Trng lưng qu búa 1250 1800 2500 3500 1800 2500 3500 5000 (kg) Năng lưng ñp khi rơi 3300 4800 6700 9400 5400 7500 10.500 13000 3m (kg.M) ðưng kính xi lanh 300 345 400 450 345 400 470 550 (mm) Hành trình pittông quá 335 370 372 376 370 370 376 − trình nén (mm) Dung tích xi lanh (lít) 23,6 35,6 46,5 59 35,6 46,5 59 − C li sng trưt (mm) 360 360 360/625 625 365 625 625 625 T s nén 15 15 15 15 15 15 15 15 S ln va ñp/phút 44 −55 44 −55 44 −55 44 −55 44 −55 44 −55 44 −55 44 −55 Tng trng lưng (kg) 2500 3500 5800 7300 3650 5600 7650 11600 Bng 2.3: Thông s k thut búa diezel ng dn do Nht ch to Trng lưng, tn Kích thưc gii hn qu búa Năng lưng Hãng Mã hiu 1 nhát búa sn xut Búa Toàn b Cao (m) Rng (m) Dài (m) KJ MH 15 1,5 3,35 4,255` 0,624 0,78 45 Mitsubishi MH 25 2,5 5,505 4,42 0,726 0,952 75 heavy ind MH 35 3,5 7,74 4,585 0,864 1,075 105 MH 45 4,5 10,305 4,785 0,924 1,275 135 Ishikawajima MH 45B 4,5 10,305 0,98
12. harima heavy IDH −25 2,5 5,5 4,565 0,78 0,897 75 ind IDH −35 3,5 7,8 4,013 0,886 0,986 105 IDH −45 4,5 11,0 4,696 1,0 1,125 135 K13 1,3 2,7 4,05 0,616 0,739 37 KC13 3,2 4,965 0,63 0,77 K25 2,5 5,2 4,55 0,768 0,839 75 KC25 5,5 5,1 0,78 0,87 K35 3,5 7,5 4,55 0,881 0,934 105 KC35 7,9 5,125 0,995 Kobe steel K45 4,5 10,5 4,825 0,996 1,074 135 KB45 11,0 5,46 KC45 11,2 5,46 1 1,172 KB60 6,0 15,0 5,77 1,135 1,301 160 KB80 8,0 20,5 6,1 1,385 1,466 220 K150 15,0 36,5 7,04 1,7 2 396 2.2. CU TO QU BÚA KIU CT DN VÀ QUÁ TRÌNH HOT ðNG 2.2.1. Cu to chung Hình 2.1. Búa diezel kiu ct dn SP.6 2.2.2. Quá trình hot ñng Xy lanh 2 ñưc ti nâng búa nâng lên qua rùa 4 bng móc 15 móc vào cht 14. ðn ht hành trình trên móc 15 ñưc nh ra, xylanh 2 rơi t do theo ct dn hưng 3 chp vào piston 18 c ñnh trên b 1 to thành bung kín trong cha không khí b nén. cui hành trình rơi, do tác ñng ca ñu 16, bơm nhiên liu 11 hot ñng phun nhiên liu vi áp lc ln vào bung kín, ñây nhiên liu gp không khí nén có nhit ñ cao t bc cháy ñy xylanh lên và to thêm xung lc nhn cc xung nn qua piston. Khi xylanh lên ht hành trình, nó li rơi xung do t trng và chu kỳ mi bt ñu. C như vy qu búa hot ñng ñn khi ngng cp nhiên liu, hành trình ca xylanh ñưc ñiu chnh bng cách ñiu chnh lưng nhiên liu qua tay ñòn 8. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .15
13. Hình 2.1. Búa diezel kiu ct dn SP.6 1. Thân ñ búa có khoang cha du; 2. Xi lanh qu búa; 3. Ct dn; 4. Rùa nâng qu búa;. 5. Khung ging ngang; 6. Cn khi ñng búa; 7. Cn bơm nhiên liu; 8. Tay ñòn.; 9. Vòi phun nhiên liu.;10. ng dn du; 11. B bơm nhiên liu; 12. Chp mũ ñu cc; 13. ð va ñp; 14. Cht ngang; 15. Móc.; 16. ðu tác ñng cn bơm; 17. Lò so gi móc; 18. Pít tông c ñnh. Khi mun dng hot ñng ca búa, ch cn kéo dây mm có 1 ñu buc vào l cui tay ñòn 8, lúc này ñu 16 không còn tác dng vào cn 7, bơm 11 không bơm du na, qu búa s dng hot ñng. 2.3. CU TO QU BÚA KIU NG DN VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIC 2.3.1. Cu to chung qu búa Qu búa diezel kiu ng dn có 2 loi: − Loi thông thưng có tn s n 45 −55 ln/phút. − Loi có tn s n cao 60 −100 ln/phút. 2.3.1.1. Cu to ca búa diezel ng dn thông thưng
14. Hình 2.2 : Cu to búa ñóng cc diezel kiu ng dn thông thưng 1. Tht búa (ci dưi); 2. Khoang cha nưc làm mát; 3. Bơm nhiên liu; 4. Tay ñòn dn ñng bơm; 5. Xi lanh dưi; 6. Pittông búa. 7. Hc cha du bôi trơn; 8. Np có rãnh dn du; 9. Xi lanh dn hưng (trên);10. C chn trên; 11. Np bên; 12. Tay treo (ly) nâng qu búa; 13. C dưi; 14. Giá kp trưt búa; 15. Np trên; 16. Bu lông chn; 17. Cht ñnh v ct; 18. Thanh ni; 19. Nút x; 20. Vt du (l tra du);21. Thit b ñiu chnh cp nhiên liu; 22. ng x khói; 23. Np ng x; 24. ng mm dn du; 25. Khoang cha du; 26. Ca np du. 2.3.1.2. Cu to qu búa diezel loi ng dn tn s n cao ð nâng cao hiu qu làm vic ca qu búa bng cách tăng tn s n mà vn gi nguyên năng lưng xung kích ngưi ta ch to qu búa diezen loi ng dn tn s n cao (hình 2.3). V nguyên lý cu to, qu búa này cũng ging như các qu búa diezel loi ng dn thông thưng khác. ðim khác bit ñây là phn xylanh trên ñưc s dng và cu to vi hai mc ñích: dn hưng cho piston (như các qu búa thông thưng) và gim chn khí nén (bung 16 − hình 2.3). Nh có gim chn này mà chu kỳ làm vic gim do gim hành trình nhưng tăng tc ñ rơi ca pítông 12. ðin hình cho loi qu búa này là loi có ký hiu URB2500 (Liên Xô cũ) và B45 ca hãng BSP (Anh). MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .17
15. Hình 2.3. Qu búa diezel loi ng dn tn s n cao 1. ðu búa; 2,5. Gim chn; 3. ðm; 4. Bulông gi ñu búa; 6. Vòng ñm; 7. Xylanh; 8. Vòng găng ñu búa; 9. Nút kh áp; 10. Vòng găng piston; 11. Bơm nhiên liu; 12. Piston; 13. Vòng găng piston trên; 14. Két nhiên liu; 15. ng dn hưng; 16. Gim chn khí; 17. ðu trên piston; 18. Guc trưt; 19. Khung nâng.
16. 2.3.2. Nguyên lý làm vic ca qu búa diezel ng dn Hình 2.4: Sơ ñ làm vic ca búa diezel kiu ng dn. 1. Qu pittông; 2. Khoang cha du; 3. Tht búa (ci dưi); 4. ng np khí − x khói; 5. Xi lanh; 6. Bơm du nhiên liu; 7. Tay ñòn bơm; 8. Cơ cu móc kéo nâng qu búa (con rùa). I. Qu búa ñi lên (np khí); II. Qu búa rơi xung và phun du; III. Nén kích n − va chm; IV. N − ñy búa ñi lên − x. 2.3.3. Cu to mt s b phn ca búa Xét 2 b phn là ñon xi lanh làm vic và bơm nhiên liu. 2.3.3.1. ðon xi lanh làm vic (hình 2.5) Hình 2.5: ðon xi lanh làm vic ca búa diezel kiu ng dn 1, 7. Vòng và vành bo him; 2. L kim tra; 3. Gugiông cy; 4. ng x; 5. Tm np dc; 6. L lp vi b bơm nhiên liu; 8. Gân tăng cưng; 9. L tra du; 10. ðai; 11. Nút du; 12. dn hưng (kp vào giá búa); 13. ng dn du; 14. Bu lc du; 15. Thùng cha nhiên liu; 16. Nút ca np nhiên liu; 17. L kim tra du; 18. ðòn ta quay tay ñòn b móc treo qu búa. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .19
17. 2.3.3.2. Bơm nhiên liu Hình 2.6. Bơm nhiên liu 1. Tay ñòn; 2. Piston; 3. ng bao; 4. Thân bơm; 5. B ñiu chnh lưng nhiên liu; 6. Lò so; 7.Van mt chiu; 8. Lò so van mt chiu; 9. Van mt chiu; 10. ðu ni vi két nhiên liu; 11. ðưng dn nhiên liu phun vào bung cháy. Bơm nhiên liu là cm chi tit quan trng ca qu búa, nó có nhim v phun du diezel t khoang cha du vào bung ñt ñúng thi ñim theo chu trình làm vic ca búa. Bơm này có cu to theo kiu bơm pittông áp lc thp. Khi pittông ca qu búa di chuyn t trên xung dưi s tác ñng vào tay ñòn 1, qua ñó pittông 2 ca bơm dch chuyn xung dưi và to áp lc trong bung cha nhiên liu A, do ñó van mt chiu 9 ñưc ñóng li không cho nhiên liu chy qua ng mm (ni vi ñu ni 10) chy vào bung A. Lúc này van mt chiu 7 ñưc m ra dưi áp lc du trongkhoang A ñy nhiên liu t bung A vào bung ñt trong xi lanh qu búa theo ñưng dn 11.
18. hành trình ngưc li, khi pittông qu búa thôi tác ñng vào cn 1, lò so 6 ñy pittông ñi lên to áp lc thp trong bung A, van 7 ñóng, van 9 m ñ nhiên liu chy vào. ð ñiu chnh lưng nhiên liu dùng tay ñòn 5. Khi tay ñòn 5 quay theo chiu G thì lưng nhiên liu vào bung A gim ñi, và ngưc li. 2.4. NH HƯNG CA KHÍ CHÁY ðN QUÁ TRÌNH H CC Ta ñã bit rng: trong quá trình búa diezel ñóng cc luôn có 2 thành phn lc tác dng lên ñu cc làm cc chìm xung nn, ñó là: − Lc va ñp ca qu búa qua ñ búa xung cc. − Lc do khí cháy sinh ra truyn xung cc. Sau ñây ta xét nh hưng ca khí cháy ñn quá trình h cc. Xét trong 1 chu kỳ làm vic ca búa: khi qu búa ñi xung ti v trí che kín ca x thì quá trình nén bt ñu ñưc th hin bng ñim a trên ñ th p (t). z P t1 t 2 1 Hình 2.7: nh hưng ca khí cháy ñn quá trình h Px cc. c τ b a t 1. ð th biu din s thay 0 ñi áp lc khí cháy P trong t bung ñt búa diezel ng dn 0 − theo thi gian t. H 1 2. ð th biu din ñ chìm Hp ca cc vào nn tương ng 2 Hn vi quá trình nén cc do khí H cháy. Áp lc khí nén trong bung ñt qu búa tăng dn t a ñn c và t 1, to ra mt lc F tác dng lên ñu cc, ví d ñim c, ta có: F c = P c . A, vi A là tit din ngang ca qu búa, P c − áp lc khí cháy ti thi ñim c. Dưi tác dng ca lc khí cháy cc chìm sâu vào nn và tăng ñn giá tr ln nht H p khi khí cháy ñt áp lc ln nht P z ng vi ñim z trên ñ th. Mt khác dưi tác dng ñàn hi ca nn, cc s b ñy lên mt ñon H n, do ñó chiu sâu dìm cc ch còn là H 1: H1 = H p − H n MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .21
19. Kt qu nghiên cu cho thy áp lc khí cháy tác dng dìm cc thc s xut hin cui quá trình nén. Khi hn hp b ñt cháy, áp sut trong bung ñt tăng vt và giai ñon cháy mãnh lit nht xy ra trong khong thi gian τ = t 2 − t 1, khí cháy ñt áp lc P z = (10 − 13) MPa tác dng làm cc chìm xung nn. Thưng giai ñon ñu cc chìm ti 20 cm/1 ln búa rơi xung, sau ñó gim dn ñ sâu, vì càng v cui lc cn cc ca nn càng tăng. Vi búa diezel, nhiên liu s t bc cháy vi nhit ñ t phát sinh khong 700oK áp sut (3 −4) MPa. Mun vy thì cc phi có "ñ chi" cn thit ñ có t s nén yêu cu, th hin qua lc cn ñu cc R. Lc cn R phi tha mãn ñiu kin: R ≥ [(3 ÷4) MPa] . A. Nu R R . H 3 2 1 2 t' ñ và t" ñ là thi gian tác dng ca lc xung kích lên ñu cc ng vi R 1 và R 2. τ − thi gian tác dng do quá trình cháy sinh ra. H1− ñ st ca cc giai ñon ñu ñóng cc. H' 1 − ñ st ca cc giai ñon cui khi có R 2 > R 1. n1,2,3,4 − Các ñim ng vi quá trình st cc do tác dng ca lc xung kích, ñ ñàn hi ca nn, do áp lc khí cháy và phn lc (ñ chi) ca nn.
20. Công sinh ra trong quá trình ñóng cc giai ñon ng vi t' ñ, t" ñ, τ là rt ln, nh ñó cc chìm sâu vào nn vi ñ sâu ln H 1. Kt qu nghiên cu cho thy thi gian tác dng ca lc xung kích ln hơn thi gian cháy n thc s ca hn hp cháy, t ñó: công do lc xung kích gây ra ln hơn công do áp lc khí cháy sinh ra. Các tính toán cho thy: công do lc xung kích ( giai ñon ñu) chim ti 92%, còn công ca áp lc cháy sinh ra ch có 8%. Khi tip tc ñóng cc thì lc cn ñu cc tăng lên t R 1 ñn R 2 vi R 2 > R 1, làm cho ñ st ca cc vào nn gim ñi − cũng tc là "ñ chi" ñóng cc tăng lên − h qu là thi gian tác dng ca lc xung kích gim ñi t t' ñ ch còn t" ñ (t" ñ < t' ñ). ng vi t" ñ thì thi gian tác dng ca lc xung kích s không ñng thi vi thi gian tác dng τ ca áp lc khí cháy na và vì t" ñ < τ nên ñ th bin thiên quá trình h cc vào nn s ñi theo ñưng (3), c th là: − ðu tiên cc ñưc h xung nn do lc xung kích tác dng − xung ñn ñim n 1. − Do ñàn hi ca nn mà cc b ñy lên ñn ñim n 2. − Áp lc khí cháy li ñy cc xung ñim n 3. − Phn lc ca nn ñy cc lên ñn ñim n 4. Sau ñó cc s dao ñng quanh n 4 và ñ sâu H 3. giai ñon ñu quá trình ñóng cc: thi gian tác dng ca lc va ñp: −2 −3 t' ñ = (3 − 4) . 10 (s), còn cui quá trình ñóng cc: t" ñ = (2 − 3).10 (s), như vy t" ñ << t' ñ. Thi gian tác dng ca lc do hn hp cháy sinh ra τ ≈ (8 − 10).10 −3 (s) 2.6. CÁC THÔNG S CƠ BN CA BÚA DIEZEL 1. Búa diezel có 3 thông s cơ bn sau: − Trng lưng toàn b qu búa: Q − Năng lưng va ñp ca qu búa: W − Tc ñ chuyn ñng ca qu búa: v ð ñóng cc có hiu qu, các thông s trên cn tha mãn 3 ñiu kin: W − ðiu kin 1: = 0,5 − 0,7 Gc Q − ðiu kin 2: 0,5 < < 3,0 Gc − ðiu kin 3: vmax < 6 (m/s) Các kt qu nghiên cu cho thy: khi tho mãn 3 ñiu kin trên thì hiu qu ñóng cc s ln nht và không xy ra trưng hp v ñu cc. Trng lưng thích hp ca búa ñưc xác ñnh MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .23
21. Q = KE − (G c + G t) Trong ñó: K − h s s dng năng lưng ca mi nhát búa (bng 2.4) Q − Trng lưng toàn b ca búa (kg); G c − Trng lưng cc (kg); G t − Trng lưng ph kin treo, buc, kp, gi (kg); E − Năng lưng mi nhát búa. E = K n . K b . Q búa . H ef ≥ 25P ñây: Kn − h s nghiêng giá búa ph thuc góc nghiêng so vi phương ñng; (bng 2.5) Kb − h s ch s hu ích ca trng lưng búa tham gia ñóng cc (Q búa ); Qbúa − trng lưng pittông búa; Hef − chiu cao rơi búa, m; P − ti trng cho phép ca cc, (T). Bng 2.4 Bng 2.5 H s K Loi búa Cc bê Cc Kb Hef ϕ nghiêng, Kn tông g ñ Búa rơi 3 2 1,0 − 0 1,0 10 0,91 Búa hơi ñơn ñng, búa n diesel 5 3,5 0,4 1,7 ÷12,2m 2 cc dn 20 0,80 30 0,71 Búa hơi song ñng, búa diesel 6 5 0,9 2,8m 45 0,59 ng dn 2. Tc ñ ñóng cc v ñưc coi là lý tưng khi nó phù hp vi tng loi nn. Giá tr ca vn tc v ph thuc vào tit din ca tht búa và ph thuc vào hn hp cháy trong qúa trình ñóng cc. Khi hai yu t tit din tht búa và hn hp cháy là không ñi thì tc ñ ñóng cc ph thuc vào thành phn ña cht ca nn. Thc nghim cho thy: − Vi cc bê tông ct thép ñóng vào nn có ñ dính ln như ñt sét thì hiu qu ñóng cc Q s cao nu tn s va ñp ln và t s ln. Gc − ði vi ñt ít dính hơn như ñt cát, ñt pha cát, thì ch nên ly tn s va ñp di ch s nh; thông thưng: n = (55 − 70) ln/phút. 3. Các tham s liên quan ñn quá trình tính toán gm có:
22. − ðưng kính qu búa: D − Th tích bung cháy ca búa: Vc − Th tích công tác ca búa: Vh − Năng lưng có ích ca búa: We = P e.V h. πD2 Vi: V = . h h 4 h − hành trình nén, thưng ly h = (1,3 ÷ 1,6)D Và P e là áp lc trung bình hu ích. − Th tích làm vic chung: V a = V c + V h V − T s nén: ε = a = 12 ÷ 16, thưng ly ε = 14. Vc 2.7. XÁC ðNH SC CHU TI CHO PHÉP CA CC Dưi tác dng ca búa diezel, sau mi chu kỳ va ñp ca búa, cc s st sâu vào nn mt ñon S và cc chu mt ti trng R c ñưc tính theo công thc kinh nghim Benaberq sau: W R = (T) (2.1) c 2S Trong ñó: W − là tng năng lưng va ñp ca búa và năng lưng ca khí cháy sinh ra tác dng lên ñu cc. S − (cm) − ñ st ca cc vào nn sau 1 chu kỳ. ðiu kin làm vic ca cc: R c ≤ [R c] Nu R c > [R c] thì cc s b v khi chu ti. [R c] xác ñnh qua sc bn kt cu cc. − Năng lưng va ñp W ñưc tính như sau: W = W 1 + W 2 (2.2) + W 1: Năng lưng va ñp ca qu búa, tính theo: W1 = QH − (W 3 + W 4 + W 5) (2.3) P . V a a n −1 trong ñó: W3 = ( ε 1 − 1) − P a . V a (2.4) n1 − 1 W3 − là năng lưng cn thit ñ nén hn hp cháy trong bung ñt, vi: Pa là áp sut ñu hành trình nén n1 − ch s nén. W4 = (0,1 ÷ 0,15).Q.H − là năng lưng tiêu hao do ma sát gia qu búa và xi lanh. (2.5) W5 = 0,07 . Q . H − là công cn thit ñ dch chuyn phn ñáy búa và tht búa. (2.6). MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .25
23. + W 2 − là năng lưng do áp lc khí cháy sinh ra tác dng lên ñu cc và ñưc tính theo công thc: τ z W2 = ∫ Fc .dt (2.7) τ c Vi: Fc = P c . A, P c − áp lc khí cháy; A − tit din ca pittông; (τz − τc) − khong thi gian bùng cháy ca nhiên liu. a) b) Hình 2.10. Qu búa diezel ng dn K35 ca hãng Kobe. a) Lp qu búa vào giá búa dng dàn bng hai cp b kp giá trưt. b) Qu búa sau khi lp lên ñu cc bê tông ct thép. CHƯƠNG 3 GIÁ BÚA ðÓNG CC
24. 3.1. CÔNG DNG VÀ PHÂN LOI 3.1.1. Công dng Giá búa là mt trong nhng b phn quan trng cu thành nên giàn búa ñóng cc; nó dùng ñ treo qu búa và thc hin các thao tác trong quá trình ñóng cc, bao gm các vic: − Cu cc − Chnh cc theo các yêu cu k thut khác nhau như ñóng cc thng ñng, ñóng cc xuyên âm, xuyên dương. − Dùng ñ treo khi ñng búa và là giá trưt cho qu búa. − Giá lên xung ca thang nâng (nu có) ñ kim tra búa, ñưa cc vào ñ búa, tip nhiên liu cho búa. Giá búa chuyên dùng còn là b khung ñ lp các b máy ti, cabin ñiu khin và các thit b khác. 3.1.2. Phân loi Tùy theo ñc ñim cu to và chc năng làm vic có th phân loi giá búa như sau: a) Theo chc năng làm vic, chia thành − Giá búa chuyên dùng: ch chuyên ñ thc hin ñóng cc (hình 3.3). − Giá búa không chuyên dùng: là loi giá búa lp trên máy cơ s ca các máy khác, ví d: máy i, cn trc, máy ñào truyn ñng cáp (hình 3.2). b) Theo kh năng t dch chuyn ca dàn búa (trong phm vi làm vic) − Giá búa t hành: di chuyn trên ray và trên bánh xích hoc kiu bưc. − Giá búa không t hành. c) Theo ña hình làm vic, chia thành − Giá búa ñóng cc trên b: di chuyn trên ray, trên bánh xích hoc giá trưt. − Giá búa ñóng cc trên mt nưc ñt trên phao. Thc cht giá búa ñóng cc trên mt nưc ch là giá búa ñóng cc trên b nhưng ñưc ñt trên mt h phao ni ñ thi công các công trình trên mt sông, cng bin, ngoài khơi d) Theo kh năng quay ca giá búa chia thành − Giá búa không quay ñưc: thưng là giá búa chuyên dùng ñơn gin hoc là giá búa ñt trên máy kéo. − Giá búa quay ñưc; là giá búa chuyên dùng loi phc tp di chuyn trên ray hoc di chuyn kiu bưc; là giá búa không chuyên dùng lp trên máy ñào hoc cn trc bánh xích. Loi này có kh năng làm vic tt và hiu qu công vic cao. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .27
25. 3.2. CU TO CA MT S GIÁ BÚA KHÔNG CHUYÊN DÙNG 3.2.1. Giá búa trên cơ s cn trc hoc máy xúc bánh xích do Liên Xô (cũ) ch to Hình 3.1 . Giá búa trên c cn trc DEK − 251 1. Xà ñnh; 2. Tháp; 3. Qu búa; 4. Thanh chng xiên; 5. XLTL nghiêng tháp; 6. Máy cơ s DEK −251; 7. C ngng; 8. Thanh d ngang; 9. Chân chng ph; 10. Tang dn hưng cáp. Bng 3.1. Mt s giá búa ghép trên máy xúc mt gu và cn trc bánh xích Máy cơ s E652B E−10011 E−1252 E−1254 DEK −251 H, m 14 20,5 19,5 −21 20 −25 24 max h cäc , m 8−10 12 16 16 −20 14 Sc nâng, tn 8 10 16,5 20 max Trng lưng búa G bóa tn 4,5 5 4,6 6 7,65 Góc nghiêng giá máy, v phía trưc 1 : 10 1 : 8 1 : 6
26. (tg ϕ) v phía sau 1 : 10 1 : 3 1 : 6 Góc nghiêng sang 2 bên sưn (ñ) ± 5 ± 5 Tm vi giá, m 6,2 6−8 5,6 −61 4,75 4 nâng búa cc 23,4 23 − Vn tc m/phút di chuyn 20 −40 10 −30 9−23 0,9 −11 1 3.2.2. Giá búa ghép trên cn trc bánh xích do Trung Quc và Liên Xô (cũ) ch to Hình 3.2. Giá búa ghép trên cn trc xích a) Do Trung Quc ch to; b) Do Liên Xô (cũ) ch to; 1. Cáp nâng; 2. Cn ca cn trc; 3. Tháp; 4. Cn trc; 5. Thanh gi; 6. Qu búa. Mã hiu giá búa DJW25 DJW25Z DJW40 Qu búa dùng trên giá búa D12, D18, D25 D12, D18, D25 D25, D25/32, D40 Chiu dài cc ln nht (m) 15 15 18 Khi lưng cc ln nht (T) 7 7 10 Góc nghiêng ñóng xiên (ñ) 15 Kích thưc bao L ×B×H 3760 ×1730 ×22200 3760 ×1730 ×22200 3200 ×1640 ×24550 Tm vi (tính t tâm quay ñn tâm tháp) (mm) 4420 4420 4200 MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .29
27. 3.2.3. Giá búa trên cơ s cn trc bánh xích do Nht ch to Bng 3.3 Hình 3.3. Giá búa cu to trên cn trc bánh xích do Nht ch to Kiu 58D lp trên cn trc DH558110M. 3.2.4. Giá búa lp trên máy kéo bánh xích Bng 3.4: ðc tính k thut mt s giá búa lp trên máy kéo bánh xích do Liên Xô (cũ) ch to Mã hiu A SP −28 S−878S SP49 Thông s B T−100M T−130M T−130B Máy kéo cơ s Z G−1 G−1 Loi búa S−268 SP −40A SP −41A
28. Mã hiu A SP −28 S−878S SP49 Thông s B T−100M T−130M T−130B Máy kéo cơ s Z G−1 G−1 Loi búa S−268 SP −40A SP −41A ð cao tháp, m (H) 13 13,9 19 max Trng lưng cc Gcäc tn 4,5 6,5 8,3 Cáp nâng búa 3,4 4 6 Sc nâng, tn Cáp nâng cc 2 3 5 ra phía 1 : 10 1 : 5,7 1 : 8 ð nghi êng giá cho phép (tg trưc ϕ) phía sau 1 : 10 1 : 2,7 1 : 3 ð nghiêng giá Sang phi 5 7 7 sang 2 bên, ñ Sang trái 5 7 7 Dài, m 10,9 8,5 10,63 Kích thư c gii hn khi vn Rng, m 2,84 3,54 4,34 chuyn, m Cao, m 4,4 3,06 3,08 Dài, m 5,15 4,68 5,22 Kích thưc gii hn khi l àm Rng, m 3,34 4,5 5,04 vic m Cao, m 13 14,06 18,47 max Tm vi ly cc (R) và h cäc , m (4,5); 8 (6,5); 8 (8,3); 12 Trng lưng (c máy kéo), tn 19 22,3 27,8 Hình 3.4: Cu to chung ca máy ñóng cc SP.49. 1. Máy kéo cơ s T130; 2. Cm xi lanh − puli nâng búa và cc; 3. Hai thanh xiên gi ct; 4. Ct; 5. Xà ñnh; 6. Qu búa; 7. Giá nâng cc; 8. Khung ñ ct; 9. Cm puly dưi ct. − Giá búa cu to trên máy kéo: Dùng ñ ñóng các cc có chiu dài 8 −12m, ñưc s dng ph bin do có nhiu ưu ñim: kt cu ñơn gin, thao tác, lp ñt, vn chuyn d dàng. ðc ñim chung trong cu to giá búa trên máy kéo là s dng các thit b thy lc mà ch yu là XLTL ñ thc hin các thao tác khi ñóng cc: nâng, h cc; nâng, h qu búa (qua các h pa lăng cáp); nghiêng tháp Ngun thy lc thưng s dng bơm bánh răng lp vi ñng cơ ca máy cơ s qua b truyn ñai và hp s bánh răng. Theo cu to chúng ñưc chia làm hai loi chính: tháp ñt dc xe và ngang xe (hình 3.4). Trên bng 3.4 là các ñc tính k thut ca các loi giá búa kiu này do Liên Xô (cũ) ch to. 3.3. CU TO CA MT S GIÁ BÚA CHUYÊN DÙNG ðIN HÌNH MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .31
29. 3.3.1. Công dng Giá búa chuyên dùng là h thng kt cu và thit b trên nó (hiu theo nghĩa ñy ñ v chc năng ca thit b), chuyên dùng cho mt vic là làm khung giá lp qu búa ñ ñóng cc. 3.3.2. Phân loi Có các loi giá búa chuyên dùng sau: − Theo dng kt cu dàn gi ct, có loi dàn ni cng (như giá búa S −429), có loi dàn ni ñiu chnh ñưc (nh xi lanh thy lc − ví d giá búa S.908). − Theo cu to ct chính, có các loi: ct t thép U ñnh hình (S −429), ct dng dàn (S.908), ct dng ng (DJ.2, Nippon, Kato ). − Theo ñc ñim b di chuyn có các loi: di chuyn trên ray, di chuyn kiu bưc nh dm hp có xi lanh thy lc và ñ tr thy lc. Theo kh năng quay ca khung sàn máy, có loi không quay ñưc (S429 ), loi có toa quay (S.908, DJ2 ). − Theo h thng truyn ñng, có loi: cơ hc, cơ ñin, ñin thy lc. 3.3.3. Giá búa S908A và S955A di chuyn trên ray do Liên Xô ch to Hình 3.5 . Giá búa S.908A và S.955A do Liên Xô (c ũ) ch t o 1. C m di chuy n; 2. Mâm quay; 3. Sàn quay; 4. Giá bình hành ti n lùi tháp; 5. Tháp; 6. XLTL ti n lùi tháp; 7. XLTL nghiêng tháp; 8. T i nâng qu búa; 9. T i nâng c c; 10. Cabin Bng 3.5: ðc tính k thut ca giá búa ñóng cc t hành trên ray có bàn quay Kí hiu giá búa ðc tính kĩ thut S−955 S−908 SP −55 SP −20 KP −20 TMK −312 Chiu cao ln nht ca cc, m. 12 16 20 25 12 20
30. Sc nâng, T 10 14 20 30 12 21 Chiu cao giá, m − − − − 19.5 28.1 Sc nâng cc, T 4 7 9 13 6 9 Góc quay, ñ. 360 360 360 360 360 360 ð nghiêng ln nht ca giá: V phía trưc: 8 : 1 8 : 1 8 : 1 8 : 1 V phía sau: 3 : 1 3 : 1 3 : 1 3 : 1 V phía phi hoc trái 30 : 1 30 : 1 30 : 1 30 : 1 Kh năng thay ñi tm vi, m 1,2 1,2 1,2 − − − Tm vi t tâm quay ñn tâm cc, m 6,25 6,25 9 9 4,2 4,5 Khong cách ray, m 4 4 6 6 4,5 4,5 Trng lưng giá không có búa v à 23,8 24,3 45 60 22,1 32,5 không có ñi trng, T Trng lưng giá búa có búa v à có − − − − 32,6 56,5 ñi trng, T Tng công sut ñin, kW 26,8 46 60 60 49,2 78,2 Tc ñ nâng búa m/min: 10 20 −24 6,5 −8 6,5 −8 12 −15 15 Tc ñ nâng cc m/min: 10 20 −24 9,8 −12 9,8 −12 16 −20 15 Tc ñ di chuyn trên ray m/min. Vn tc quay v/min 10 10 3−10 3 17,5 21 − − − − 0,75 0,55 Nưc ch to Liên Xô (cũ) Bng 3.6. Mt s giá búa trên ray do Liên Xô (cũ) ch to Mã hiu giá búa Thông s SP.33A SP.30A SP.46 SP.69 SP.56 Loi búa SP −41A SP −47A SP −48A (mã hiu) MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .33
31. SP.33A SP.30A SP.46 SP.69 SP.56 Loi búa SP −41A SP −47A SP −48A (mã hiu) max h cäc , m 12 16 20 Sc nâng 10 14 20 ca giá, tn Góc quay giá, ñ 360 Thy Dn ñng ðin Thy lc lc V phía 1 : 8 ð trưc nghiêng V phía giá (tg ϕ) 1 : 3 sau ð nghiêng sang ± 1,5 − ± 1,5 2 bên, ñ Tm vi, m 6,2 − 6 9 Chiu rng ñưng 4,5 6 ray, m Công sut ñng 31,5 46 51 60 cơ, kW Nâng 10 20 −24 30 20 −24 6,5 −8 búa Vn tc Nâng 10 20 −24 30 20 −24 9 Hình 3.6: Giá búa m/phút cc di chuyn trên ray Di 18 18 13 18 chuyn H 20,4 24,4 23,4 24,4 28,7 Kích thưc Rng 5 6,5 gi i hn, (B) m L 9,6 Trng lưng, tn 25 26,5 20 26,3 52,5 . Bng 3.7: ðc tính k thut ca giá búa ñóng cc t hành trên ray không có bàn quay do Liên Xô (cũ) ch to Kí hiu giá búa ðc tính kĩ thut S−1006 S−532 S−429 S−428 S−427
32. Chiu cao ln nht ca cc, m. 12 11,5 −17,5 13 10 8 Chiu cao giá, m 18,6 17,4−23,4 18 14,4 12 Sc nâng, T 10 9,5 7,5 4 2 Sc nâng cc, T 4 4,5 − − − ð nghiêng ln nht ca giá: V phía trưc: 8 : 1 8 : 1 8 : 1 8 : 1 V phía sau: 3 : 1 3 : 1 3 : 1 3 : 1 V phía phi hoc trái 30 : 1 30 : 1 30 : 1 30 : 1 Kh năng thay ñi tm vi, m 1,2 1 − − − Khong cách bánh xe ñy, m − − 4 5,5 5,5 Khong cách ray, m 4 1 − − − Trng lưng giá không có búa v à 19,2 11 4,75 2,99 1,98 không có ñi trng, T Khi lưng ñi trng, T 27,2 10 − − 32,6 Tng công sut ñin, kW 46 15,6 15,6 15,6 Trang b ti: − T.145 T.136 T.136 T.109 Lc kéo ti, kg − 1250 ×2 1250 ×2 1250 ×2 1000 3.3.4. Giá búa DJ −−−2 do Trung Quc ch to Giá búa DJ −2 do Trung Quc sn xut (hình 3.7), là loi giá búa chuyên dùng trên ray ñưc ch to hàng lot và s dng rng rãi. Khác vi các loi giá búa ñơn gin, DJ −2 có cơ cu cu cc hai dây, ti và si cáp ca hai múp cu cc như nhau. Chúng có kh năng tin lùi tháp, quay toàn vòng, ñóng cc theo hai chiu xiên âm và xiên dương. Chúng có th di chuyn dc theo ñưng ray vi kh rng là 4,4m. Ngoài ra giá búa còn ñưc trang b hai thang máy chy dc hai bên tháp (ct dn búa). Thanh chng xiên và cơ cu vít me ñ chuyn ñng nghiêng nga ging như giá búa JG −35. ðu bò ñưc ch to ñ cu cc bng cơ cu hai ñây. Dc tháp ngoài dn hưng ca qu búa còn có hai dn hưng cho thang máy. ð phc v các thao tác khi ñóng cc trên giá búa ngưi ta trang b hai ti kéo thang máy, hai ti nâng cc, mt ti nâng qu búa, hai cơ cu chuyn ñng vít me, mt cơ cu quay, mt cơ cu chuyn ñng tin lùi tháp và hai cơ cu di chuyn toàn b giá búa. Toàn b các cơ cu ca giá búa, (tr cơ cu di chuyn) ñưc ñt trên mâm quay có kt cu vành bi, mâm quay giúp cho giá búa quay tròn toàn vòng. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .35
33. Giá búa s dng qu búa ñiêzen loi 2,5 tn, 3,5 tn có kh năng ñóng cc vi chiu dài ñn 18m, trên cn cũng như khi lp xung phao ni ñ ñóng cc dưi nưc. Giá búa DJ −2 là loi giá búa ñóng cc tương ñi hoàn chnh vi mi tính năng cn thit ca giá búa ñóng cc. Hình 3.7 . Giá búa ñóngcc DJ −2. 1. Xà ñnh; 2. Ct tháp; 3. Múp cu cc; 4. Chng xiên; 5. Thang máy; 6. Khp ch thp; 7. Cơ cu quay; 8. Bung ñiu khin; 9. ði trng; 10. B ñ quay; 11. Vít me; 12. Cơ cu di chuyn; 13. Ti thang máy; 14. Ti nâng qu búa; 15. Ti nâng cc; 16. Cm puly lp dng.
34. Hình 3.8. Các cm chi tit ñc bit ca giá búa JG −35 và DJ −2 a) Xà ñnh: 1. Puly dn hưng cáp cu qu búa; 2. Puly dn hưng cáp cu cc chính; 3. Puly dn hưng cáp cu cc ph; 4. Puly dn hưng cáp v ti. b) Khp ch thp chân tháp: 1. Trc dc; 2. Trc ngang; 3. Cht c ñnh tháp khi lp dng. c) Thanh chng xiên: 1. Bc lót; 2. ng bao; 3. ðai c. d) Truyn ñng vít me: 1. Vít me T100X12; 2. Qu cu trong khp cu; 3. Cht truyn ñng quay qu cu; 4. bi côn; 5. B truyn bánh răng nón; 6. ðng cơ ñin và hp gim tc; 7. V khp cu; 8. ðm hãm ñu vít me. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .37
35. Sàn trưc: Là kt cu khung hình hp do 4 xà dc và hai xà ngang to thành, mt dưi có h trc quay ñưc c ñnh vào mt dưi sàn trưc và phía trên ca xà chính ñ giá toa quay. Phía trưc sàn có l ñ lp các cu kin như: Ct t dng, ti kéo búa, kéo cc, ñng cơ ñin thang máy, hp gim tc, phanh, mâm quay Sàn sau: Là kt cu khung giá hình hp, ñu có mt bích ñ ni vi mt sau ca sàn trưc nh các bu lông. Trên mt sàn b trí: bung ñiu khin, ñi trng, các cm ti kéo búa, kéo cc, t ñin, ñng cơ ñin kéo búa, kéo cc, hp gim tc. + Thông s k thut cơ bn ca giá búa DJ −2: − Chiu cao giá búa: 24,415m. − Khi lưng cc ln nht: 8 tn − Chiu dài cc ti ña: 18 m. − Qu búa (ñiêzel) loi: 2,5 tn ÷ 3,5 tn − Kh năng ñóng xiên Xiên dương: 18,5 ñ. Xiên âm: 5 ñ − Góc quay: 360 ñ − Kh năng tin lùi tháp: 0,5 m − Tc ñ thao tác Nâng qu búa 8,8 m/ph Nâng h cc 12,6 m/ph Nâng h thang: 22,5 m/ph Tin lùi tháp: 0,5 m/ph Di chuyn: 4,8 m/ph Quay: 0,3 v/ph − Ti nâng cc: Sc kéo 2 (T) Tc ñ kéo cáp 37,8 m/ph Công sut ñng cơ 11 kW S lưng 2 − Ti nâng búa: Sc kéo 2 (T) Tc ñ kéo cáp 26,4 m/ph Công sut ñng cơ 11 kW S lưng 1 − Ti thang máy: Sc kéo 0,4 (T) Tc ñ kéo cáp 22,5 m/ph S lưng: 2 − Tng khi lưng giá búa: 33000 kg − C ly ñưng ray: 4,4 m 3.3.5. Giá búa lp trên phao ni
36. Giá búa trên phao ni nhm phc v vic xây dng các công trình cu, cu cng hoc các công trình thy cn ñóng cc dưi nưc. ð ñóng các ñt cc thông thưng (chiu dài dưi 20m, khi lưng dưi 8t) trên mt sông ngưi ta thưng s dng các giá búa trên b như SP −46, DJ −2, JG −45 lp xung phao ni (kích thưc phao L ×B×H khong 24 ×12 ×3m). Tuy nhiên trong công ngh xây dng hin ñi, hin nay bt ñu s dng cc ng thép hoc BTCT có chiu dài 40 −50m không ni và như vy cn phi có nhng giá búa ñóng cc chuyên dùng cao t 50 ñn 60m (hình 3.9). Các giá búa này có th ñưc ghép trên các cn trc ni hoc ch to riêng. Kt cu tháp ca chúng có th là mt ng thép tròn ñưng kính ln hoc mt dàn thép cu to t thép ng. Kh năng nghiêng tháp ñ ñóng cc xiên rt ln ( ±1/4 − ±1/3,5) ñưc thc hin bng truyn ñng thy lc do mt XLTL c ln ñm nhn. H ti phc v cu cc và qu búa ñt trên mt boong phao, thông thưng s dng ba ti cu cc và mt ti cu qu búa. Giá búa s dng các qu búa ln như qu búa thy lc NH −100, NH −150 hoc qu búa diezel trên 5T. Quá trình di chuyn ñ ly cc, ñưa cc vào v trí ñóng, chnh cc thc hin nh các ti neo ca phao ni. d) Hình 3.9: Giá búa lp trên phao ni Giá búa ñóng cc 70m không ni do Nht Bn ch to 3.4. MT S TÍNH TOÁN CƠ BN GIÁ BÚA 3.4.1. Tính chiu cao giá búa (chiu cao ct dn) Chiu cao ct dn ñưc tính như sau: MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .39
37. Hc = H cc + H b + H at + h t + H pl [m] Trong ñó: Hc − Chiu cao ct dn (m); Hcc − Chiu cao cc (m); Hat − Chiu cao an toàn t móc câu ti xà ñnh (chn H at = 1,5m); Hb − Chiu cao búa (m); ht − Hành trình búa (m); Hpl − Chiu cao cm puly móc câu (m). Có th tính chiu cao giá búa theo: H c = H cc + K búa + 3m 3.4.2. Tính toán chiu dài tăng ñơ Thanh chng xiên có tác dng tăng n ñnh cho ct dn, nu càng ñưa ñim ñt ca thanh chng xiên lên trên gn xà ñnh thì ct càng n ñnh nhưng s tn vt liu mà không cn thit. Theo kinh nghim thc t thì ta chn ñim ñt ca thanh chng xiên ti 2/3 H c, vi H c là chiu cao ct dn. Tc là OA = 2/3.OO 1 (hình 3.10). Tăng ñơ co dãn làm cho ct nghiêng nga ñ ñóng cc xiên âm xiên dương, ngoài ra ct còn có th vi chnh mt khong 500mm. Vì vy chiu dài ca tăng ñơ s nm trong khong (a, b) nào ñó, (trong ñó a là chiu dài nh nht, b là chiu dài ln nht). Tăng ñơ ngn nht là khi ct gn tâm quay nht và ñang ñóng cc xiên dương vi góc xiên ln nht, sơ ñ tính như hình 3.10a: O1 O1 O A 5 A 18,5 O D D O B O B a) b) C C Hình 3.10. Sơ ñ tính toán chiu dài tăng ñơ giá búa a) Khi ñóng cc xiên dương (18 o30') ; b) Khi ñóng cc xiên âm 5 o Ta có: a = AC = AB 2 + BC 2 (min) − Tăng ñơ dài nht là khi ct xa tâm quay nht và ñang ñóng cc xuyên âm vi góc xuyên ln nht (xiên 5 o). Sơ ñ tính như hình 3.10.b. OO 1 − chiu dài ct dn; AO − khong cách t chân ct ñn ñim ñt tăng ñơ (AO = X);
38. OB − Khong cách t tâm ct ñn ñưng thng ni tâm chân tăng ñơ. Xét tam giác AOB: AB 2 = OA 2 + OB 2 − 2.OA.OB.CosO Xét tam giác vuông ACB b = AC = AB 2 + BC 2 (max) Vy chiu dài ca tăng ñơ phi co dãn ñưc trong khong: a → b 3.4.3. Lc tác dng lên giá búa Xét giá búa chuyên dùng có 2 thanh chng xiên (tăng ñơ), vi 2 trng thái làm vic bt li khi khi ñng ñóng cc xiên dương 18 o30' và xiên âm 5 o (hình 3.11) khi búa v trí cao nht. ñây ch th hin các lc tp trung, còn lc phân b ñu (trng lưng bn thân ct và tăng ñơ) coi như ñã bit. Vic tính bn kt cu cn xét c th cho tng loi giá búa và tính theo sc bn vt liu, ng vi các dng khung sàn khác nhau. Coi khung sàn hình 3.11 là cng tuyt ñi và góc gia 2 tăng ñơ β là ñi xng qua trc OA. T η T η q Tq : 1 q Tq : 1 Tq Tq Gb G A A b A RA Gc Gc RA β − α+ α Rc, RD 0 C,D C D C,D 0 R Rο 0 Rc, RD Hình 3.11. Sơ ñ lc tp trung tác dng lên ct và tăng ñơ Gb − trng lưng búa; G c − trng lưng cc; T q − trng lưng qu pittông búa; η1 − hiu sut puly xà ñnh; R − phn lc dc ct hoc tăng ñơ. . CHƯƠNG 4 BÚA RUNG ðÓNG CC MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .41
39. Trên th gii, vic dùng búa rung ñ dìm h cc ñã ñưc áp dng t gia th k 20 ti các công trưng xây dng tr cu, h móng ln. Búa rung dùng ñ h cc ván thép, cc thép ng hoc ng rng trong thi công cc cát x lý nn yu. ð h cc bê tông dng ng ñưng kính ln khi xây tr cu, ngưi ta cũng dùng các búa rung c ln vi lc rung hàng trăm tn. Vit Nam, búa rung ñưc dùng t năm 1970, khi x lý nn yu Ging Võ và nn tòa nhà Vin Trit hc Hà Ni. Các công trình ln như: cu Thăng Long, ñưng Bc Thăng Long − Ni Bài, Nhà máy bê tông Nam ðnh, cu Vit Trì (1975) khu ñô th Trung Hòa Hà Ni (2002) ñu có dùng búa rung. 4.1. CÔNG DNG VÀ PHÂN LOI 4.1.1. Công dng ðu búa rung treo trên ñu cc, nó to ra lc rung ñng theo phương thng ñng và truyn xung cc cùng khi ñt bám theo cc, nh ñó làm gim lc ma sát ca nn tác dng lên cc. Dưi tác dng ca trng lưng cc và ñu búa rung, cùng vi lc dao ñng thng ñng thng lc cn quanh cc và lc cn ñu cc làm cc chìm sâu vào nn, nh ñó mà năng sut ñóng cc cao hơn 4 −6 ln so vi búa diezel. Vi nguyên lý tác ñng như trên, búa rung có th ñóng ñưc gn như tt c các loi nn vi các loi cc: ván thép, cc ng thép, cc ng bê tông ct thép và ng rng ñ to cc cát (trên nn yu) − mà búa diezel không th làm ñưc. Ngoài vic ñóng − dìm cc, búa rung còn có th dùng ñ nh cc ván thép, cc ng thép. ðó chính là ưu ñim ca búa rung. 4.1.2. Phân loi a) Phân loi theo nguyên lý làm vic ca búa có 2 loi: − Búa rung thun tuý (búa rung): ch to ra lc rung thun tuý truyn xung ñu cc. Búa rung có 2 kiu là kiu cng và kiu rung mm. Búa rung kiu cng có ñng cơ ñt trc tip trên hp gây rung, tn s rung ñng ca ñu búa kiu này thưng có tr s thp, vi n = 300 − 500 ln/phút. Búa rung kiu mm có ñng cơ ñt trên ñ tách ri hp gây rung, ñ và hp liên kt vi nhau qua h lò so; kiu này có tn s rung ñng cao, vi n = 700 − 1500 ln/ph. − Búa va rung (búa xung kích): có ñc ñim là tn dng phn rung ñng to ra lc ñp tp trung truyn qua ñ va ñp lên ñu búa, lc ñóng cc ch yu là lc xung kích. b) Phân loi theo công sut ca búa: − Loi nh: lc rung ñng < 10 tn, ñng cơ ñin có công sut nh hơn 30 kW. − Loi trung bình: lc rung ñng t 10 ñn 45 tn, ñng cơ ñin có công sut 45 − 110 kW. − Loi ln: lc rung ñng ñn vài tn, công sut ñng cơ ñn 200 ÷kW. 4.2. CU TO VÀ LÀM VIC CA CÁC LOI BÚA RUNG
40. * Xét v ñc ñim cu to búa rung có 3 loi ph bin: loi ni cng, loi ni mm và loi va rung (hình 4.1 a, b, c). Khái nim "cng" ñưc hiu là ñng cơ ñin ñưc ni cng vi hp gây rung và mô men trên trc ñng cơ truyn ñn các trc gây rung qua h truyn ñng là các bánh răng. loi búa ni mm: ñng cơ ñưc ñt trên h lò xo tách ri hp rung, truyn ñng t ñng cơ ñn trc gây rung qua b truyn mm là xích, hoc ñai nh ñó khi làm vic ñng cơ ít b nh hưng ca b gây rung nên tui th ñng cơ ñưc ñm bo tt hơn. Hình 4.1. Sơ ñ cu to qu búa rung a) Rung ni cng: 1. B gây rung; 2. ðng cơ; 3. B truyn; 4. Mũ cc, b) Rung ni mm: 1. B gây rung; 2. Lò so; 3. B gia trng; 4. ðng cơ; 5. B truyn xích c) Va rung: 1. B gây rung; 2. Khi lch tâm; 3. ðu búa; 4. H lò so; 5. ðe; 6. Cc. 4.2.1. Cu to ca ñu búa ni cng ðin hình cho loi này là ñu búa VP −1, VP4, VP170, SP42 ca Liên Xô (cũ) ñã ñưc dùng nhiu B Xây dng, B GTVT Vit Nam, t nhng năm 1970 ñn nay. T nhng năm 1990, nhiu búa rung ca Nht, ðc, M cũng ñã ñưc nhp vào Vit Nam ñin hình là búa máy ca hãng Nippon Sharyo, Mitsubishi Búa rung ni cng có cu to như hình 4.2 dưi ñây: MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .43
41. Tt c các búa rung ñu gm 2 cm cơ bn là b gây rung và thit b liên kt gia qu búa và ñu cc (còn gi là mũ cc). S rung ñng ñưc to ra do lc ly tâm sinh ra khi các qu lch tâm quay. ðc tính ca các dao ñng này ph thuc vào mômen lch tâm, tng khi lưng ca h thng tham gia dao ñng (qu búa, cc, mũ cc) và ñc ñim ca nn. Qu búa có 3 thông s cơ bn là lc rung, tn s và biên ñ dao ñng − xem các bng Hình 4.2 . Qu búa V1 −722 và mũ cc thy lc 4.1, 4.2, 4.3. 1. Má kp cc; 2. Xi lanh ñu tay ñòn; 3. Tay ñòn; 4. Cht liên kt; 5. Tay ñy; 6. Hp gây rung; 7. ðng cơ ñin; 8. B truyn ñng ngoài. Bng 4.1. ðc tính k thut búa rung do hãng "Kensensu Kikai Choca" (Nht) ch to. KM2 − VM2 − VM2 − VM2 − KM2 − KM2 − KM2 − KM2 − VM4 − VM2 − VM4 − Loi qu búa 2000 2500 4000 5000 12000 12000 15000 17000 25000 25000 50000 E E E E E A A A A A A Mômen l ch tâm 2,1 2,5 3,5 5 12 12 15 17 10 25 50 (kgcm) Tn s dao ñng trong 1100 1150 1100 1100 510 510 400 560 1100 620 620 01 phút Lc rung (T) 28,3 37 48,6 67,6 34,9 34,9 4 6 13,5 10,7 214 Biên ñ dao ñng 7.5 8 9 9 21 22 25 26 12 33 32 (không cc) (mm) Công sut ñng cơ 40 45 60 90 90 90 90 120 150 150 300 (kW) Công su t ngun ñin 120 150 200 250 250 250 250 450 600 600 1200 (kW) Kích thưc (mm) − Chiu rng 1100 1200 1400 1500 1700 1100 1200 1300 1300 1700 1700 − Chiu dài 100 900 1000 1200 1200 1300 1200 1200 1200 1400 1400 − Chiu cao 2800 3000 3200 3400 2600 3600 4400 4800 6000 4500 Khi lưng (kg) 3300 3800 4700 6600 7200 6400 7000 7800 10000 8500 17000 Trên hình 4.3 là cu to qu búa rung tn s thp, ni cng SP −42 (Liên Xô), qu búa này có kh năng ñóng ñng và xiên cc BTCT30 x3 0, 35 x35 dài 12m hoc cc ng BTCT khi lưng ñn 10t vào nn ñt yu. Khác vi loi ni mm, ñây ñng cơ ñin ñưc liên kt cng bng bulông vi v hp b gây rung. B này có 04 trc gây rung, các trc ñó ñưc gi trên các bi cu hai dãy t la lp trên thành v hp. V hp kt cu hàn. Các khi lch tâm
42. làm bng thép tm và liên kt vi trc bng then và bulông. Truyn ñng t ñng cơ ñin ñn các trc gây rung qua các b truyn bánh răng. Hình 4.3. Qu búa rung SP −42 tn s thp. 1. ðng cơ ñin; 2. V bao b dn ñng; 3. V hp; 4. bi; 5. Trc gn các khi lch tâm; 6. Bánh răng truyn ñng; 7. Khi lch tâm. Hình 4.3. Qu búa rung SP −42 tn s thp. 1. ðng cơ ñin; 2. V bao b dn ñng; 3. V hp; 4. bi; 5. Trc gn các khi lch tâm; 6. Bánh răng truyn ñng; 7. Khi lch tâm. Qu búa rung ln nht do công ty GKN (Anh) ch to dùng ñ ñóng cc ng BTCT và thép có công sut 368 kW, tn s rung 60 −130 Hz, lc rung ln nht 1000 T. Kh năng ñiu chnh tn s rung cho phép la chn ch ñ làm vic ti ưu khi ñóng cc. Hiu qu ñóng cc ph thuc vào giá tr ca lc rung, tn s và biên ñ. Trong ñó lc rung là yu t quan trng nht, biên ñ gi vai trò quyt ñnh. Cc ch có th ñưc ñóng vào nn khi lc ñ ln và biên ñ dao ñng ln hơn chuyn v ñàn hi ca nn. Còn tn s dao ñng thì nh hưng ñn hiu qu ñóng cc, tn s rung cn phi ≥ 200 ln/phút. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .45
43. Hình 4.4 . Qu búa VPM.170 1. ðng cơ ñin. 2. Bánh răng. 3. Trc. 4. Qu lch tâm. 5. V. 6. Mũ cc 4.2.2. Cu to ca ñu búa kiu ni mm ðin hình là búa VPP2, VPP4 ca Liên Xô (cũ) và V45 ca Trung Quc. Chúng có th ñưc treo trên ñu cc (ván thép, cc g hoc bê tông ct thép − hoc cc ng) nh cn cu; hoc b ti qua giá ñ trên máy kéo bánh xích ñ ñóng cc cát, cc ván thép Dưi ñây gii thiu v qu búa VPP2A. Qu búa rung ni mm, tn s cao VPP −2A (hình 4.5) ñưc thit k chuyên ñóng cc có lc cn nh (cc ván thép và thép hình chiu dài ñn 20 m). ñây ñng cơ ñin ñưc lp trên b gia trng 5, b này ñt trên h lò xo gn vi b gây rung ñưc cu to là hp truyn ñng bánh răng, có 4 trc lch tâm (trc gây rung). ð cng ca h lò xo ñưc tính toán sao cho tn s dao ñng riêng ca b 5 (và do ñó ca ñng cơ ñin) nh hơn nhiu so vi tn s quay ca trc gây rung, ñiu này giúp cho ñng cơ ñin làm vic tt hơn. Truyn ñng t ñng cơ ñin xung hp truyn ñng thông qua b truyn xích 9. ð có th ñiu chnh ñưc các ñc tính dao ñng ca qu búa, ngưi ta thay ñi khi lưng b 5 và cu to các khi lch tâm làm hai phn: tĩnh và ñng ñ thay ñi mômen lch tâm. Khi ñng qu búa t bng ñiu khin có cu to ging như các bng ñiu khin ñng cơ ñin thông thưng.
44. Hình 4.5. Qu búa rung VPP −2A 1. Mũ kp cc; 2. V b gây rung; 3. H lò xo; 4. Má lp vòng treo; 5. B gia trng; 6. ðng cơ ñin; 7. Vòng treo qu búa; 8. Cht lp má 4; 9. B truyn ñng xích; 10. Hp truyn ñng bánh răng nón. Bng 4.2. Thông s k thut ca búa rung − nén cc do Liên Xô (cũ) ch to Thông Lc rung Tn s Kích thưc Trng Công sut s ln nht, rung, gii hn, m lưng, ñng cơ, kW Mã hiu kN ln/phút H L Rng (B) tn VP −80 100 51 ÷91 408545 1,447 2,432 1,956 8,9918 VP −170 170 1020 404505 3,75 2,05 1,425 13,3 VP −250 260 1840 540667 2,38 2,232 1,894 12,3 S−838 50 160 485 0,9 1,5 1,45 3,5 VPP −1 30 250 1500 1,63 1,01 0,95 2,1 VPP −2A 40 2,25 1,27 0,8 2,2 VPP −4 28 140 1500 1,5 1 0,96 1,2 VPM −1 3,7 15 9,4 0,392 0,5 0,15 VPM −2 7 70 1,375 0,53 0,63 0,33 BT −5 30 200 2500 0,907 0,852 1,33 VP −1 60 185 420 2,1 1,3 1,24 4,24 VP −3 100 442 408 2,5 1,56 1,54 8 SP −42 60 185 420 1,65 1,3 0,86 2,5 (S −1003) MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .47
45. Bng 4.3 : Thông s k thut búa rung nén cc do Nht ch to Công max Kích thưc gii hn, m nquay , max Biên ñ Trng sut M l.tâ F Hãng sn xut Mã hiu vòng/p rung dao ñ ng lưng, ñng c ơ kG.cmm h tn A , mm cao dài rng tn kW o KM2 −700E 15 1200 690 11 6,2 2,07 0,68 0,993 1,384 KENSETSU VM2 −1200E 30 1250 1320 23,2 6,8 2,553 0,809 1,125 2,363 KIKAICHOSA VM2 −5000E III 90 1100 5000 67,6 9 2,874 1,251 1,523 6,606 V4M −10000A 150 170000 135 11,8 6,066 1,373 1,296 10,006 NVA −20SS 15 1200 800 12,8 7,3 2,3 0,61 0,81 1,2 NVA −40SS 30 1500 24,1 8,6 2,58 0,79 0,88 1,95 NVA −60SS 45 2200 35,4 7,9 2,95 1,01 1,06 3,25 NIPPEPIND NVC −80SS 60 1100 4100 55,3 9,5 3,27 1,09 1,06 4,7 NVC −1200SS 90 5000 68,0 8,3 3,71 1,23 1,17 6,92 NVC200L 150 620 25000 107 25,3 3,17 1,575 1,59 10,9 VS −80 15 1100 845 11,4 6,5 2,285 0,632 1,135 1,57 NIPPON SHARYO VS −100 22 1295 17,5 6,3 2,664 0,76 1,22 2,48 SEIOKISHA VS −170 30 1727 23,4 7,0 2,812 0,903 1,19 2,87 XD −30 30 1150 2314 19,5 5,6 2,634 0,875 1,28 2,34 MITSUBISHI 45 1100 2304 31,3 6,4 2,898 1,002 1,41 3,62 HEAVYIND VD −45 VD −60 60 3183 43,1 6,9 3,24 1,159 1,525 4,65 LSV −40 30 1500 1000 25,2 4,3 2,72 0,922 1,78 2,9 SENSETSU LSV −80 60 1500 2200 55,4 3,52 1,175 1,442 5,95 EVJ −120H 120 1700 4500 145,5 2,0 3,23 2,3 3 23 4.2.3. ðu búa kiu va rung ðu búa va rung có 2 loi: va rung thông thưng (lc va xung kích) tác dng xung phía dưi và va rung nh cc (lc va xung kích tác dng lên phía trên), c th hai loi ñó như sau: 4.2.3.1. ðu búa va rung: Là qu búa làm vic theo nguyên lý hn hp: rung và va ñp. Khi làm vic b dn ñng ngoài chc năng to dao ñng cho b gây rung còn gây xung lc va ñp xung ñu cc trong trưng hp khe h gia ñu búa và ñe nh hơn biên ñ dao ñng riêng ca b gây rung. Tn s va ñp có th bng tn s quay ca trc gây rung hoc nh hơn 2, 3, 4 ln. các trưng hp này ngưi ta gi qu búa làm vic ch ñ i = 1, i = 2, i = 3, i = 4 ðiu này có ý nghĩa quan trng trong vic ch to qu búa, cho phép s dng ñng cơ ñin có tc ñ cao, khi lưng nh hơn so vi ñng cơ ñin tc ñ thp. Ngoài ra, cùng mt công sut như nhau, năng lưng mt cú va ñp ca qu búa tn s (va ñp) thp s ln hơn qu búa tn s cao.
46. Ưu ñim cơ bn ca qu búa va rung là kh năng t ñiu chnh, năng lưng va ñp s t thay ñi tùy thuc vào lc cn ca nn khi ñóng cc và ñiu này chng t tính hiu qu khi s dng chúng. Có nhiu cách phân loi qu búa va rung. Theo dng truyn ñng phân thành truyn ñng ñin, thy lc, khí nén, ñng cơ ñt trong. Theo dng dn ñng t ñng cơ ñn trc gây rung: có hoc không có dn ñng. Theo liên kt gia b gây rung và mũ cc: qua h lò xo và không có h lò xo, ph bin và hp lý hơn là s dng h lò xo. Theo dng mũ cc: ta t do hoc liên kt cht vi ñu cc. Qu búa va rung ñin, không có trc dn Hình 4.6: S ơ ñ qu búa va ñng ta t do trên ñu cc − hình 4.6 − ñưc rung S −467M: cu to t ba b phn chính: b gây rung, liên 1. B gây rung; 2. Lò xo; 3. M ũ kt ñàn hi (gia b gây rung và mũ cc) và mũ cc; cc. 4. Cáp treo; 5. Thân m ũ c c; 6. ðon có 4.2.3.2. ðu búa va rung nh cc: Dùng ñ nh các cc ván thép, cc thép ñã ñưc ñóng hoc lâu ngày nm sâu trong lòng ñt. ð thc hin thao tác này ngưi ta có th s dng qu búa rung lp thêm b gim chn, tuy nhiên ph bin hơn là s dng nhng qu búa ñưc ch to chuyên dùng. Các qu búa NVH −30, NVH −50 (Nht) và VL −529, X −2, MX −2M, MX −2 (Liên Xô) ñã ñưc s dng khá thông dng. Trên hình 4.7 là qu búa VL −592, ñim cu to ñc bit ca loi qu búa này là chiu ca lc va ñp hưng lên phía trên và tác dng trc tip lên cc cn nh. Qu búa VL −592 có kh năng nh cc thép hình và ván thép dài ñn 17m trong nn ñt cng, khi dùng chúng cn s dng cn trc sc nâng không nh hơn 20T. ð tăng hiu qu làm vic trên qu búa này còn ñưc s dng ñu kp chuyên dùng kiu lch tâm và kiu nêm (hình 4.8) trong ñó kiu nêm làm vic hiu qu hơn. Qu búa X −2 có th nh cc ván thép hình ch I, khi lưng 1,5T cm sâu vào lòng ñt ñn 10m, còn qu búa MX −2M nh cc khi lưng ñn 2T, cm sâu 15m. ðiu khin các qu búa này t trm ñiu khin riêng, ñây ngoài các thit b ñin ñ khi ñng ñng cơ các b gây rung còn có trm ngun thy lc NU −300 ñ cp du cho các XLTL mũ kp cc. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .49
47. Hình 4.7: Qu búa va rung nh cc VL −592. 1. Thanh kéo; 2. B gây rung; 3. Dn hưng; 4. Tm bn; 5. Thanh kéo; 6. Cáp kéo. Hình 4.8: ðu kp chuyên dùng trên qu búa VL −592 a) Kiu lch tâm; b) Kiu nêm; 1. Thân; 2. Tay dòn; 3. Tm gi; 4. Cáp ñiu khin; 5. Cam lch tâm; 6. Bn gi nm ngang; 7. Vu nêm; 8. Nêm; 9. Lò xo.
48. Bng 4.4. ðc tính k thut búa va rung nh cc do Liên Xô (cũ) ch to Mã hiu qu búa ðc tính k thut VL −592A S2 MS −2M (MS −2) Khi lưng phn va ñp (b gây rung) (kg) 1700 1900 2000 Công sut ñng cơ ñin (kW) 15 22 22 Tc ñ ñng cơ ñin (vòng/phút) 960 960 960 S ln va ñp trong mt phút 480 960 960 Năng lưng va ñp tính toán (kGm) 270 220 220 Kiu mũ cc cơ khí thy lc thy lc Kích thưc (có gim chn) (mm) − chiu dài 1100 1210 1210 − chiu rng 785 910 1175(1050) − chiu cao 3300 3525 3750 Khi lưng (không có cáp ñin và trm ñiu khin (kg)) 3600 3300 4100(4200) Bng 4.5. ðc tính k thut qu búa va rung do Ba Lan và Nht ch to Mã hiu qu búa ðc tính k thut W−101 BC −6 NVH −30 NVH −50 TM −20 TM −40 Khi lưng b gây rung, kg 405 560 3000 3000 2500 3500 S lưng ñng cơ ñin 1 2 1 1 2 2 Công sut ñng cơ ñin, kW 10 25 22 22 15 30 Tc ñ quay ñng cơ (v/ph) 910 910 980 980 680 − Tn s va ñp (ln/ph) 455 455 1000 Thay ñi Thay ñi Thay ñi Kiu mũ cc Thy lc Ren Khí nén Khí nén Cơ − thy Cơ − thu Khi lưng (không k cáp ñin 1000 1050 3500 3500 − − và hp ñiu khin), kg Kích thưc bao, mm Dài 700 700 970 930 1170 11700 Rng 570 800 820 820 1060 1060 Cao 1700 1400 3750 3000 1850 2300 Nưc ch to Ba Lan Nht Bn MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .51
49. 4.3. MT S GI THUYT VÀ CƠ S H CC BNG BÚA RUNG ðNG 4.3.1. Các gi thuyt cơ bn Khi ñóng cc bng búa rung ta cn liên kt cng cc vào kt cu thân búa, vì vy búa rung và cc to thành mt h cng. Khi ñóng cc vào nn, ñó là mt cơ h dao ñng phc tp vi nhiu hin tưng cơ lý phát sinh. Kh năng ñóng cc vào nn th nào là tùy thuc vào các yu t: biên ñ A và tn s ω ca lc kích ñng, áp sut tĩnh lên nn ñt ñu cc, kích thưc cc và ñc ñim ca nn Do ñó cn phi nghiên cu các tham s này cũng như quan h gia chúng vi nhau, ñ có th to ra nhng dao ñng ñ ñ h cc xung nn hoc rút cc lên, vi tc ñ d kin nào ñó. Tuy nhiên ñây là bài toán khá phc tp, vì vy cn ñưa ra các gi thuyt cơ bn sau: − Gi thuyt 1: Dao ñng ca cc là dao ñng theo phương thng ñng. Vì là dao ñng có tác dng h cc vào nn. Các dao ñng xon, dao ñng lc ngang ti ñu t do ca cc ñưc b qua. − Gi thuyt 2: Chuyn ñng ca cơ h búa − cc là tng hp ca 2 chuyn ñng, gm dao ñng và tnh tin ñu (bc nht theo thi gian). Trong thc t, cc không chuyn ñng ñu mà tc ñ ca nó thay ñi khi ñi qua các lp ñt khác nhau và thay ñi theo ñ ăn sâu vào nn ngay c khi ñi qua mt nn ñt ñng nht. − Gi thuyt 3: Coi cc là vt rn tuyt ñi khi ăn sâu vào nn. − Gi thuyt 4: Gi thit v sc cn ca ñt lên cc: + Khi ñóng cc: có c lc cn sưn và lc cn ñu cc. + Khi rút cc: ch có lc cn sưn. Có mt s quan ñim khác nhau v sc cn ca ñt lên cc ca các tác gi D.D. Barkan, I. Gôlôbatrev, B. Blexman [32] thuc v các nghiên cu liên quan ñn mô hình tính toán, không trình bày ñây. 4.3.2. Sc cn ca ñt tác dng lên cc khi h cc vào nn Ni dung mc này mun lý gii sâu hơn và minh chng cho gi thit 4 nêu trên là hoàn toàn hp lý. Ta bit rng: mun ñóng ñưc cc ăn sâu vào nn ñt thì phi tác dng lên cc nhng lc ñ ñ thng sc cn ca nn. Khi dch chuyn trong ñt, cc thc hin 2 chuyn ñng: là dao ñng (quanh v trí cân bng tm thi) và ăn sâu vào nn. Mun có dch chuyn ăn sâu vào nn thì lc tác dng P(t) phi ln hơn tng các lc cn lên cc ca ñt, tc là phi có: P(t) > R cn Kho sát cc trng thái ñang ăn sâu vào ñt ta thy có các lc tác dng lên cc như sau: (hình 4.9).
50. P(t) Hình 4.9: Sơ ñ các lc tác dng lên h búa rung ñóng cc. 1. Trng lưng G ca cc và búa. 2. Lc kích ñng P(t) = P cos ωt. o G 3. Lc cn ca nn: R c = R + F vi: R là lc cn trc din ñu cc F = F(S, t) là lc cn sưn, vi: S(m 2) − din tích quanh cc F t(s) − thi gian xét khi cc ăn sâu vào nn. R Thc nghim cho thy: 1. Phn lc trc din ñu cc R ph thuc vào h s nn ca lp ñt chng li cc và tit din thân cc. Nó t l vi bin dng ca ñt: khi ñ bin dng ca ñt còn nh thì tuân theo quy lut Vinkle − ñt có tính ñàn hi, sau gii hn ñàn hi nó có tính cht chy do. 2. Lc cn quanh cc (lc cn sưn) ph thuc loi ñt, b mt tip xúc ca cc vi ñt, . tc ñ h cc v = x (t). Nhiu công trình nghiên cu ñã chng t lc cn F ca nn t l bc nht vi din tích b mt tip xúc S(m 2) gia cc và ñt. F(T ) Hình 4.10 : Quan h gia lc cn quanh cc • • vi din tích cc tip xúc vi nn. • •• • • • S(m 2) Kt qu nghiên cu ca nhiu công trình cho thy: gii hn bin dng ñàn hi ca các loi ñt dao ñng t 0,3 − 1,0 cm, còn lc ñàn hi thì nh hơn nhiu so vi trng lưng bn thân cc; nu là nn yu thì lc này càng nh hơn). Vì vy: phn ln năng lưng ca máy rung dùng ñ thng lc cn sưn F − ñó là kt lun ca tác gi công trình [7, 8]. Các kt qu nghiên cu trên là cơ s cho các nghiên cu ng dng và s dng − khai thác búa rung trong thc t. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .53
51. 4.3.3. Quá trình dao ñng ca cc và nn ñt khi chu lc rung ñng Vi gi thit cc là 1 thanh cng tuyt ñi và ch có dao ñng dc (có th còn có dao ñng ca ng thành mng ñi vi cc ng thép), coi trng lưng cc và b gây rung là nh so vi kh năng chu ti ca cc. Các nghiên cu ca các tác gi Liên Xô (cũ) cho thy: 1. B gây rung s dao ñng vi tn s tăng bt ñu t O. Khi tn s dao ñng còn thp thì bt ñu phát sinh dao ñng ñàn hi tương ñi yu ca cc và khi lưng nn ñt xung quanh v trí cân bng n ñnh. Khi ñó lp ñt dính vào b mt cc s dch chuyn cùng vi cc và hin tưng h cc chưa xy ra. 2. Khi tn s dao ñng ñt ñưc 1 giá tr nào ñó thì chuyn v tương ñi gia cc và nn ñt bt ñu xut hin vi tc ñ chm, chuyn v này trong khong tương ñi hp ωo nào ñó ri chuyn sang giai ñon trưt b mt bên ca cc và nn. Quan sát thc t cho thy: Sau Α hin tưng phá v liên kt gia cc Α cäc và ñt, sc cn chuyn ñng ca ñt ωc Α c n trong chuyn ñng tnh tin ca cc gim nhanh; khi ñó ñ h cc hoc Α®Êt m rút cc ch cn 1 lc ngoài không 0 ωo ω ln, nó nh hơn nhiu ln so vi khi không có tác ñng ca rung ñng Hình 4.11 . ð th mô t quá trình [32]. dao ñng ca cc vi nn. − ð th mô t quá trình dao ñng và trưt cc vi nn (hình 4.11) cho thy: ñon Om khi ω còn rt thp thì cc và nn cùng dao ñng, sau hin tưng phá v liên kt gia cc và nn ti m thì biên ñ dao ñng ca cc tin ñn A C; còn biên ñ dao ñng A ñt ca nn thì gim rt nhanh. Khi lưng ñt rung theo cc có th tính gn ñúng theo biu thc: Qñ = (0,1 − 0,5) V. γñ. Vi V là th tích cc chìm trong ñt và γñ là t trng ca ñt quanh cc [8,32]. 4.4. MT S SƠ ð TÍNH TOÁN VÀ PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN MÔ T QUÁ TRÌNH LÀM VIC CA BÚA RUNG Vì quá trình ñóng cc bng búa rung xy ra rt phc tp, ph thuc vào mi quan h gia búa, cc và nn nên các nhà nghiên cu v búa rung ñóng cc ñã xây dng mt s sơ ñ tính khác nhau da trên các gi thit và phân tích khác nhau. Dưi ñây trình bày mt s sơ ñ tính sát thc hơn c. 4.4.1. Sơ ñ tính búa rung kiu cng
52. Vi quan nim lc cn ca ñt khi ñóng cc có c ma sát khô và ma sát nht, A.C. Golobachev và Ruslamôv [32] ñưa ra sơ ñ tính vi các gi thit sau: − Lc cn sưn cc ñưc coi là ma sát khô. P(t) − Lc cn ñu cc có tính ñàn hi nht do. Sc cn nht t l vi vn tc chuyn 0 . ñng ca cc, ký hiu là C x . G Phương trình vi phân mô t theo sơ ñ x này như sau: F a) Khi h thng trng thái dao ñng xh . x Cx K rung tc là: x ≤ x ho − x . . x mx + C x + Kx = G − F.singn x + P(t) (4.1) R b) Khi h thng trng thái trưt xung tc là x > x ho + x: . . . Hình 4.12: mx + C x + Kx = G − Fsign x + P(t) + R(x, x ) Sơ ñ tính toán búa rung kiu cng (4.2) Trong ñó: . R(x, x ) lc cn ñu cc. P(t) = P osin ωt là lc rung do ñu búa to ra. F − Lc cn sưn, ñi chiu theo hưng vn tc. . . (singn x − du ca x = v) K − h s cn ñàn hi ca nn; C − h s cn nht ca nn x − chuyn v ñàn hi. 4.4.2. Sơ ñ tính toán búa rung ñóng cc kiu mm Quá trình ñóng cc ca h búa rung kiu mm có th mô t theo 2 giai ñon là rung và trưt [4a]. Áp dng nguyên lý ða −Lăm −Be cho cơ h 2 bc t do chu lc tác dng tun hoàn theo chu kỳ 2 giai ñon, ta có: a) Giai ñon h búa − cc ñang rung: MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .55
53. G1 G1 x x1 m1 m1x1 K (x 1 x 2 ) K1 1 x P sin ω t 2 Po sin ω t o K1 (x 1 x 2 ) G2 * G2 m2x2 K 2 x 2 o K2 Hình 4.13. Sơ ñ tính toán búa rung kiu mm giai ñon ñang rung. Vi các tham s k1 − ñ cng h lò xo liên kt gia 2 khi lưng dao ñng m 1, m 2. k2 − ñ cng ñàn hi ca nn ñt. x1, x 2 là to ñ tương ng ca m 1, m 2. Khi h cc chưa b trưt, lúc này khi lưng ñt m ñ bám cht vào cc và to nên m*: m* = m 2 + m ñ G* = (m 2 + m ñ).g H phương trình vi phân mô t chuyn ñng ca cơ h s là: m1 x 1 + k 1(x 1 − x 2) = G 1 m*. x 2 + k 1(x 2 − x 1) + k 2x2 = G* 2 + P osin ωt (4.3) b) Giai ñon cơ h búa − cc trưt (ăn sâu vào nn) hình 4.14. Lúc này cc tách ra khi m ñ, xut hin lc ma sát F quanh cc và có th coi như b qua k2.
54. G1 H phương trình vi phân chuyn ñng ca cơ h s m x1 1 là: m2 m 1 x 1 + k 1(x 1 − x 2) = G 1 (4.4) x2 Po sinω t . m 2 x 2 + k 1(x 2 − x 1) = G 2 + P osin ωt + F.sign x G o 2 . F1 signx Hình 4.14 . Sơ ñ tính toán búa rung kiu mm giai ñon trưt. c) Mô t dao ñng ca h: rung m1 tr−ît x1 t m2 rung x2 t tr−ît x rung tr−ît a) b) Hình 4.15: Mô t dao ñng (a) và chuyn ñng (b) ca búa rung và cc. 4.4.3. Sơ ñ qui dn mt khi lưng có xét c lc cn nht a) Xây dng sơ ñ tính: Sơ ñ tính ñưc mô t trên hình 4.16 và có 4 ñc ñim: MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .57
55. + Sơ ñ này áp dng cho kiu búa rung Pt = Po sin ω t cng − khi cc liên kt vi ñu búa thì c búa và cc ñưc coi như mt khi, k c m mt phn ñt bám theo cc − và ký hiu là T m − gi là khi lưng qui dn. + Cho rng trong quá trình ñóng cc α khi búa − cc rung và trưt thì có sc cn CR sưn − gi là lc bó thân cc T , và lc cn ñu cc R ca nn. + Khi lưng quy dn m ñưc liên kt Hình 4.16: vi nn ñưc th hin qua h s C và α, vi: Sơ ñ tính toán qui dn mt khi lưng cho búa rung C − là h s quy dn ñàn hi ca nn có ñc ñim tuyn tính. α − là h s dp tt dao ñng quy dn ca nn có tính phi tuyn th hin sc cn nht ca nn. + Ngoi lc tác dng lên h m là P t = Psin ωt do ñu rung truyn lc rung ñng ñiu hòa xung cc. b) Vit phương trình chuyn ñng: Dùng nguyên lý Dálambe, ñt sơ ñ tính vào h to ñ suy rng ð các ñc trưng bi ñ . Pt dch chuyn x vn tc x và gia tc x ; coi quá trình ñóng cc là liên tc xung phía dưi, không tách bch quá trình rung (dao ñng quanh x T v trí cân bng) và quá trình dch trưt cc vào G mx nn. Khi ñó phương trình vi phân mô t chuyn ñng ca khi lưng m như sau: Fα Fc R m x + (F c + F α) = P t + G − (T + R) (4.5) Trong ñó: Fc = c.x; c là h s ñàn hi quy dn Fα = α . x& , α − h s dp tt ñàn hi (h s cn nht) thay F c và F α vào (4.5): . m x + ( α . x + c.x) = P t + G − (T + R) (4.6) Chia c 2 v cho m ta ñưc:
56. α . c 1 x + x + x = [P + G − (T + R)] (4.7) m m m t α ðt v phi là N, vi N là mt hàm ñiu hòa và ñt 2n = , n là h s cn tr dao ñng m khi ñóng cc. c λ = m , λ là tn s dao ñng riêng theo phương ñng ca cc. N = N osin ωt Khi ñó phương trình (4.7) có dng: . 2 x + 2n x + λ x = N osin ωt (4.8) Phương trình (4.8) là phương trình vi phân cp 2 không thun nht, gii ra s ñưc nghim: x = Asin ( ωt + ϕ) Vi: A − biên ñ dao ñng thng ñng ca cc khi chu lc kích ñng ca búa. A = k . A ∞ Trong ñó k là h s biên ñ xác ñnh theo công thc: r2 k = (4.9) (1 − r 2)2 + 4S 2r2 A∞ là biên ñ dao ñng ln nht ca h do lc kích ñng gây ra cho h. ϕ − góc lch pha ca lc kích ñng do nh hưng ca ñ dch chuyn: ω n r = ; S = , vi ω: tn s dao ñng ca lc kích ñng, λ − tn s dao ñng riêng, n − λ λ h s cn tr dao ñng khi ñóng cc. m . ε A = o , ∞ m Trong ñó: mo − khi lưng ca qu lch tâm; ε − ñ lch tâm; m − khi lưng quy dn. 2S.r tg ϕ = 1 − r 2 − Nhn xét: 1. H s biên ñ k và góc lch pha ñu ph thuc vào tn s dao ñng ca lc kích ñng. 2. Tn s dao ñng riêng ca cc ph thuc vào h s cn tr dao ñng. 3. Quan h gia ω và λ: MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .59
57. m ε *) Nu ω >> λ thì r >> 1, nu b qua giá tr ca S thì k = 1 và A = A = o ∞ m T ñó thy rng: Lc quán tính sinh ra trong h s quyt ñnh toàn b quá trình dch chuyn ca cc vào nn. ω P * Nu ω << λ tc là r << 1, khi ñó k = r 2 và A = , tc là A = (P − tr s lc kích λ2 ∞ C ñng). Trưng hp này: dao ñng trùng vi hưng ca ñ dch chuyn. Tr s lc kích ñng ñóng vai trò ch yu tác ñng ñn ñ dch chuyn ca cc. * Nu ω = λ thì xy ra cng hưng làm cho biên ñ dao ñng tăng lên rt ln, có th gây gãy cc, hng búa. Khi búa làm vic gn vùng cng hưng, ng vi λ ≤ ω ≤ 1,4 λ, lúc ñó tr s biên ñ dao ñng ñt cao nht mà h thng búa − cc không b phá hy và hiu qu ñóng cc s cao nht, lúc này A = (1,5 − 1,6)A ∞. Lưu ý: ði vi búa xung kích, trong mt chu kỳ ñóng cc ngoài lc kích ñng do búa sinh ra còn có thành phn lc xung kích tác dng lên ñu cc làm cc chìm xung vi mt công năng là: Qk = (mg).e , vi: m − khi lưng phn va ñp e − khe h gia 2 ñu va ñp ca búa g = 9,8 m/s 2 − gia tc trng trưng. Bài toán búa xung kích tương t như vi búa rung thông thưng, có thêm thành phn Q k luôn hưng xung dưi. 4.5. XÁC ðNH CÁC THÔNG S CƠ BN CA BÚA RUNG Hiu qu ñóng cc ph thuc vào các thông s cơ bn ca búa, như biên ñ rung ñng, lc kích ñng và ph thuc ñc ñim ca nn. Theo Stanikov và Luskin thì: ñ cc có th chìm vào nn mt cách có hiu qu, thì h búa − cc phi tha mãn 3 ñiu kin khi làm vic, ñó là: 1. Tng lc rung ñng phi ln hơn hoc bng tng lc ma sát cn bó thân cc. 2. Biên ñ dao ñng ln nht ca búa cn ln hơn biên ñ dao ñng ca cc và ñt bó thân cc. 3. Tng trng lưng (tĩnh) ca búa và cc phi ln hơn tng lc cn ñng ñu cc. − Khai trin c th các ñiu kin trên như sau: 4.5.1. ðiu kin th nht Lc kích ñng sinh ra trong quá trình ñóng cc phi ln hơn hoc bng tng các lc ma sát cn tr quá trình ñóng cc: P o ≥ K n . T c (kG) (4.10)
58. Trong ñó: − P o là lc rung ñng do búa to ra khi các qu lch tâm quay: 2  G  M. ω P = m.r. ω 2 =  . r ω2 = (kG) (4.11) o  g  g vi: M = G.r là mô men tĩnh ca các qu lch tâm (N.m) r − ñ lch tâm ca các qu lch tâm (m) G − trng lưng ca khi lch tâm (N) − T c là tng tr lc bó thân cc: n n Tc = ∑ τimax F i = c . ∑ τimax h i (kG) (4.12) i =1 i =1 2 Vi: τimax − là lc cn riêng ln nht trên thân cc tng ñt th i, (kG/m ) 2 F i − là din tích phn thân cc (m ) ng vi tng ñt có chiu dày h i. h i − chiu dày tng ñt th i mà cc ñi qua (m) c − chu vi thân cc (m). − K n là h s cn ca nn, xét ñn nh hưng ñàn hi ca nn ñi vi tng loi cc. Kn = 0,6 − 0,8 ñi vi cc bê tông ct thép; K n = 1 ñi vi cc g và cc ván thép. 2 Ngưi ta xác ñnh tr s ca τimax (KG/m ) bng thc nghim vi tng loi cc khi ñóng qua các loi nn. Tr s ca τimax ñưc trình bày bng sau: 2 Bng 4.6. Tr s lc cn riêng ln nht τimax (kG/m ) Cc tròn Cc bn Loi ñt Bê tông Bê tông G thép 5T ñc rng − Cát xp bão hòa nưc 600 700 500 1200 1400 − Sét pha cát 800 1000 700 1700 2000 − Sét dính do 1500 1400 1200 2000 2500 − Sét khô và các lo i ñt cng 2500 3000 2000 4000 5000 khác 4.5.2. ðiu kin th hai Biên ñ dao ñng ln nht ca búa phi ln hơn biên ñ dao ñng ca cc và ñt bó thân cc: Ab > A o (cm) (4.13) M − Biên ñ dao ñng ca búa A b tính theo: A b = ξ . Go MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .61
59. Trong ñó: ξ là h s xác ñnh bng thc nghim ph thuc loi cc; vi cc bê tông ct thép ξ = 0,8; cc ng và ván thép ξ = 1,0. Go − tng trng lưng búa và cc M − mô men tĩnh ca ñu búa − A o là biên ñ dao ñng riêng ca cc và ñt bám quanh cc, A o ph thuc loi cc, loi ñt và tn s rung ca búa; ng vi mi loi ñt và cc thì A o có giá tr cho trong bng 4.7. Bng 4.7. Tr s biên ñ dao ñng riêng ca cc và ñt quanh cc Tr s Biên ñ dao ñng thích hp A o, cm Loi ñt A, P ðt cát ðt tht, sét dính P 2 Loi S dao 800 1200 kG/cm 2 ñng 300700 8001000 1200 1500 400 700 cc /cm 1000 1500 trong 1ph Ván c thép, ng thép h ñu dưi và nhng cc − 0,8−1 0,4 −0,6 − 1−1,2 0,6 −0,8 1,5 −3 khác có F ≤ 150 cm 2 Cc g, cc ng thép kín − 1−1,2 0,6 −0,8 − 1,2 −1,5 0,8 −1 4−5 ñu dưi có F ≤ 800 cm 2 Cc bê tông ct thép vuông, ch nht F ≤ 1,2 −1,5 − − 1,5 −2 − − 6−8 2000cm 2 Cc ng bê tông ct thép 0,6 −1 0,4 −0,6 − 0,8 −1,2 0,6 −1 − − có Φ ln 4.5.3. ðiu kin th ba Xét cho hai trưng hp a) ði vi búa rung kiu cng và kiu mm. Tng trng lưng tĩnh ca búa và cc phi ln hơn tng lc cn ñng ñu cc: ΣG ≥ R (4.14) Trong ñó: ΣG − là tng trng lưng búa và cc R − là tng lc cn ñu cc: R = p o . F C Vi p o − là áp lc cn thit ca nn tác dng lên ñu cc F c − là tit din ngang ca cc. po và F c có quan h như sau: + Vi cc thép ng ñưng kính nh, có F = 250cm 2 và các loi cc khác có tit din 2 tương ñương, thì p o = 1,5 − 3 kG/cm .
60. 2 2 Vi cc g và ván thép có F < 800 cm thì p o = 4 − 5 kG/cm 2 2 + Vi cc khác có 800 < F ≤ 2000 cm thì p o = 6 − 8 kG/cm b) ði vi búa rung tác dng lc xung kích. Ngoài thành phn ΣG còn có lc xung kích G xk , vy ñiu kin cn thit là: ΣG + G xk ≥ R (4.15) Có th coi G xk là trng lưng phn va ñp (phía trên), nó có chiu luôn hưng xung dưi. Như vy: ði vi búa rung, trong 1 chu kỳ công tác nó có 2 thành phn lc làm cho cc chìm xung là: (1) Lc rung ñng + (2) Trng lưng búa và cc: vi búa rung cng và mm. (1) Lc rung ñng + (2) Trng lưng búa, cc và lc xung kích: vi búa va rung. 4.6. CÔNG SUT CA BÚA RUNG Công sut ca búa rung ñưc tính theo công thc: P . A . n N = 60.100 (kW) (4.16) Trong ñó: P − lc gây rung, kG A − biên ñ rung, m n − tc ñ quay ca trc lch tâm, v/ph Giá tr ca lc gây rung P, biên ñ rung A ñưc trình bày mc 4.5. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .63
61. CHƯƠNG 5 MÁY VÀ THIT B KHOAN CC NHI 5.1. SƠ LƯC QUÁ TRÌNH PHÁT TRIN MÁY KHOAN CC NHI TRÊN TH GII 5.1.1. S ra ñi ca máy khoan cc nhi Liên Xô (cũ) Năm 1950 theo kin ngh ca GS. Khlebnikov E.L. (Trưng MADI), Liên Xô cũ ñã ch to th nghim và ñưa vào s dng mt t hp máy khoan nhi to ra cc có chân m rng, ñ tăng cưng sc chu ti ca ñt nn (H.5.1). Sau ñó, Ter −Mikaelian và ñng s ñã phát trin và hoàn thin t hp khoan có kh năng to l và ñúc cc ñưng kính t 0,9 ñn 1,7m, ñ sâu ti ña 40m. Tùy theo tc ñ h mũi phay và m rng dn lưi xén có th to ra hc m rng chân hình con quay tròn xoay có ñnh chm cu hoc parabôlôit hay elipxoit cao t 0,5 ñn 0,8m, phn gia hình tr cao 0,3 ñn 0,5m và phn dưi hình chóp ct. Toàn b có chiu cao gn 2m, ñưng kính m rng t 2,2 ñn 3,5 m. Khi dùng mũi khoan (phay) khác nhau, phn ñáy dưi con quay cũng ñưc to hình khác nhau (H.5.2). Hình 5.1: Sơ ñ thit b khoan thuc h Khlebnikov 1. Giá; 2. Rôto; 3. Cn khoan; 4. Trng dn hưng; 5. Kích thy lc; 6. Cánh xén; 7. Phay. Khi khoan cc thng và xiên có th dùng ngay giá búa ñóng cc chng hn dùng giá búa CCCM −680 nng 60 tn và thit b khoan nng 16 tn, lưi phay to l có ñưng kính ti thiu d min = 1,35 − 1,45m, cc xiên ti ña khong 4: 1 (3:1). Trình t thi công ñưc gii thiu trên hình 5.4.
62. Trưng hp cc nh hơn, ñưng kính ti ña thân cc khong 1,0m, chân m rng 2,5m, có th dùng t hp khoan nh kiu Môixaev, quay ñưc 360 o ñt trên ôtô KpAZ −225. Khác vi t hp khoan nói trên ch giá máy hot ñng c hai phía: mt bên phc v khoan l, bên kia phc v ñ bêtông ñúc cc bng phương pháp ng rút thng ñng (phương pháp va dâng) (hình 5.3). Hình 5.2: Lưi phay, cơ cu m rng chân và kích thưc hình hc ca chân cc Khlebnikov. 1. Cơ cu m rng chân; 2. Phay khoan thân cc; 3. Tr phay khoan ñáy cc; 4. Kích thưc hình hc ca chân cc (cm). Hình 5.3: Máy khoan cc nhi loi nh hot ñng c hai phía 1. Giá máy; 2. Ct dn phc v khoan l; 3. Ct dn phc v ñúc cc; 4. Phu ñ bê tông; 5. ðu khoan. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .65
63. Hình 5.4. Trình t thi công cc khoan nhi bê tông h Khlebnikov a) Bt ñu khoan; b) M rng chân cc; c) H lng ct thép; d) ðúc cc. 1. Máy trn va sét; 2. Lưi rây; 3. Thùng cha va sét; 4. Bơm va sét; 5. Giá búa; 6. ng x va sét; 7. Rôto; 8. Cn khoan; 9. Lưi phay; 10. ðiu khin cánh xén; 11. Trng dn hưng; 12. Bơm; 13. ng dn và phu ñ bêtông; 14. Lng ct thép. Hình 5.5. Máy khoan cc nhi kiu MBH −1,7 1. Giá Côngxon ñ ñu khoan; 2. Cn trc chính; 3. Cn trc ph; 4. Rôto; 5. Cn ng lng; 6. ðu khoan; 7. Gu ngom; 8. ðu choòng; 9. ðu khoan xon; 10. Cơ cu m rng chân cc.
64. − Năm 1975 Liên Xô cũ ñã xut xưng t hp khoan ci tin MBH −1,7 trên cn trc E −2508, (hình 5.5) có th lp ln nhiu ñu khoan khác nhau ñ vi mi trưng hp c th, chn dùng ñưc công ngh khoan ti ưu nht: khoan thùng, khoan choòng, khoan gu ngom và khoan xon (Hình 5.6). − Ngoài các loi trên, các nưc SNG còn sn xut nhiu t hp khoan tuc bin phn lc PTB, có th khoan trong ñá nhng l ñưng kính 1−3m và các t hp khoan choòng mang các nhãn hiu YKC, KAM, v.v Hình 5.6. Các ñu khoan và lưi xén m rng chân cc ca t hp MBH −1,7. 5.1.2. Máy khoan cc nhi ñu tiên Pháp Năm 1954 ln ñu tiên Pháp dùng cc khoan nhi trên cu ñưng st theo công ngh ñào ñt bng gu ngom ñc bit ca máy khoan Benoto N o−1. ðn 1959, t hp khoan hin ñi EDF −55 ra ñi. Thit b khoan do hãng Benoto sn xut có th khoan trong các loi ñt khác nhau (hình 5.7). Hình 5.7. T hp khoan Benoto EDF −55 1. ng vách; 2. Gu ngom; 3. Kích thy lc; 4. ðai choòng. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .67
65. Trình t tin hành khoan như sau: − Va h ng vách, va ñào ñt và ly ñt cho ti ñ sâu thit k. − Lp ñt lng thép vào l khoan. − Va ñ bêtông ñúc cc ti ch va rút ng vách. ng vách khi h xung hoc rút lên ñu dùng h hai kích thy lc thng ñng to ra lc nén ti 550kN hoc lc kéo ti 400kN, ñng thi ñưc h tr bi hai kích thy lc nm ngang vi lc 132kN, to ra mômen 450kN.m, xoay ng vách quanh trc mt góc ±17 o qua mt ñai choàng ñ gim lc ma sát gia ng và ñt (hình 5.8). Hình 5.8. C ơ c u h và xoay ng vách 1. Kích th y l c ñng; 2. Kích th y l c ngang; 3. ng vách; 4. ðai choàng; 5. Công xon. ng vách có ñưng kính ln nht 1,2m, gm hai lp thép ng dày 12mm cách nhau bi thanh thép Φ16 và chia thành tng khúc, 2, 4, 6m, ni vi nhau bi vành thép ñu mng chng nhau và bulông ñu chìm bo ñm trong ngoài v ng ñu nhn phng. Ming ca ñáy ng dưi cùng có lp chân xén. Khi ñào ñt dùng gu khoan xoay hoc gu ngom kiu búa. Gu khoan xoay dùng cho ñt dính, gm cn khoan và mt thùng hình tr, ñáy có gá lp các lưi phay nghiêng ñ xén ñt và t ñng gt ñt vào thùng. Gu ngom kiu búa dùng cho ñt ri và ñt không dính có ñ cht va phi. Gu nng khong 1,1 − 1,4 tn, có dng mt ng dài, bên trong b trí cơ cu ñ ñóng m hàm ngom. Hàm ngom vi nhiu kiu và có th lp ln tùy theo loi ñt ñá có ñ cht khác nhau. Khi gu rơi t do trong ng vách, hàm m rng, cm sâu vào ñt và khi nhc lên hàm t ñng khép li, ngom mt gu ñt và ñưa ra ngoài (hình5.9).
66. Hình 5.9. Gu ngom kiu búa 1. ng vách; 2. Gu ngom; 3. Kích. 5.1.3. Máy khoan cc nhi CHLB ðc Trưc ht phi k ñn hãng Salzgitter, t hp máy khoan do hãng này sn xut có nhiu kiu thit b khác nhau. Loi nh có nhãn hiu P −10, PC −15, PR −15; loi ln PS −150, S −200 và S −300 có th khoan cc ñưng kính t 0,39 − 0,6m ti 1,2 − 1,5m có khi ñn 3,5m và ñ sâu ln nht có th ñt t 150 ñn 300m. T hp khoan PS −150 do CHLB ðc hp tác vi Hitachi sn xut năm 1965. T hp S −200 xut xưng năm 1966. Các lo i ñu khoan ñưc dùng là khoan xoay và khoan choòng. Nhi u lo i t h p Salzgit ter ñưc v n chuy n ñi xa nh ư m t rơmoóc. Hình 5.10 gi i thi u t h p Salzgitter S −300. Mt trong nh ng hãng ch t o máy khoan nh i n i ti ng là hãng BAUER v i nh ng t máy có tính năng hi n ñi, n ăng su t cao và có th thi công qua nhi u ña tng ph c t p v i các b công tác thích h p (hình5.11). Hình 5.10 . T hp khoan S −300. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .69
67. Hình 5.11. T máy khoan BAUER BS.680 dùng gu ñào trong ng vách xoay (a) nh b kp xoay ép ng vách kiu thy lc (b) 1. Máy cơ s; 2. Gu ñào; 3. ng vách; 4. Mâm xoay ng vách; 5. Xi lanh thy lc. 5.1.4. S phát trin mnh m các máy khoan cc nhi Nht Năm 1954, Nht Bn nhp loi máy khoan kiu Benoto ca Pháp. ðn năm 1959 Nht ñã bt ñu nghiên cu ch to ra chic máy khoan cc nhi ñu tiên. Sau ñó, trong thp k 60 cùng vi s phát trin xây dng ñưng st và nhà cao tng, nht là sau hi ngh vn ñng s dng ñi trà cc khoan nhi trong xây dng năm 1964, các loi t hp máy khoan ñã liên tc ñưc ci tin, ñáp ng nhu cu xây dng quy mô ln, ñưa Nht Bn thành nưc hàng ñu th gii v lĩnh vc công ngh ñúc cc ti ch. Có th thng kê sơ b s phát trin này như sau: Năm 1962 hãng Mitsubishi và Benoto (Pháp) hp tác sn xut t hp BT1. Năm 1964 tip tc cho xut xưng t hp máy khoan BT2. Năm 1960 hãng Kato ñã ch to máy 20H tương t Calweld 150 −A ca Anh, năm 1962 cho ra xưng c máy 20HR ci tin. Cũng vào năm 1960 hãng Hitachi ñã ch to t khoan kiu gu ngom U −106 ñ to l cc ñưng kính ln. Trên gu ngom còn lp tm thi b kích ñng khi cn thit. Trong ñó loi U −106A thao tác ñơn gin và cơ ñng, rt ñưc thông dng. 1965 Hitachi và Tây ðc hp tác ch to kiu PS.150. 1966 Hitachi và Tây ðc hp tác ch to kiu S −200. 1971 Hitachi và Tây ðc hp tác ch to kiu S −600. 1973 Bt ñu ci tin b gá m rng chân cc. 1975 Mitsubishi và Hitachi sn xut t hp khoan loi ln MD440 và S480H. 1977 dùng ph bin máy khoan vn hành ngưc ñ khoan to l cho cc.
68. ðn nay, các hãng chuyên sn xut các loi máy khoan ñt (Earth drill) gm có: Sumitomo, Nippon Sharyo, Hitachi, Hirabayashi Séiakusho v.v ; Các loi máy khoan vn hành ngưc (Reverse Circuation Drill) có các hãng: Koken, Tokimec, Tone, Hitachi v.v ; Các loi máy khoan dùng ng vách (All Casing Machine) có các hãng: Kato, Nippon Sharyo, Bauer Japan, Mitsubishi, Hirabayashi Seisakusho v.v Nhng năm gn ñây, cc bêtôngñúc ti ch ñã phát trin rt mnh trong các ngành xây dng cơ bn nhiu nưc, nht là các nưc ñang phát trin. Các hãng sn xut máy khoan ñã luôn luôn thay ñi mu mã, tính năng ña dng, vi nhng chuyn bin cơ bn, to ra nhng t hp thit b công ngh ñng b, khác nhau v nhiu mt: tính năng s dng, quá trình công ngh và thit b to l, ly ñt, thi ra sch ñáy l, cũng như nhng công ñon tip theo, càng ngày càng hoàn thin và ci tin theo hưng công nghip, cơ gii hóa và ñiu khin t ñng, tin hc hóa; bo ñm năng sut và cht lưng công trình. 5.1.5. S phát trin và áp dng máy khoan nhi các nưc khác − Cùng thi gian xut hin các t hp khoan Benoto ca Pháp hãng Calweld ca Anh ñã cho ra ñi mt t hp khoan to l bng ñu khoan kiu gu 150 −A, có kh năng khoan ñưc cc ñưng kính t 0,61m ñn 1,07m và sâu ti trên 40m. T hp khoan ñưc lp vào cn trc bánh xích hoc vn chuyn ñi xa bng ôtô khá tin li. − Nhiu hãng sn xut các t hp máy khác nhau dn dn xut hin, nhưng ch ñưc dùng ph bin mt s nưc, chng hn: Phương pháp khoan cc Sihl (Thy Sĩ), phương pháp HW ca hai k sư Hochstrasser và Weise (1950 −54) t hp Bade (CHLB ðc) t hp máy khoan FA −12 (Rumani), t hp khoan ca các hãng British Steel piling, Calweld (Anh), Mackiney (M), Soletanche (Pháp), Soilimec (Italy) v.v , t máy GPS (Trung Quc) * Vit Nam ñu thp k 70 ca th k 20 mi bt ñu dùng cc nhi ñưng kính nh Φ40 −60cm kiu Franki vi trng lưng búa 2 −4 tn nhà máy ñóng tàu H Long và h thng cu trên ñưng Xuân Mai − Sơn Tây. Cc nhi Φ60cm sau ñó còn ñưc xây dng cu Kênh (Bc Thng Long), cu Mt (Lng Sơn) v.v nhưng dùng công ngh khoan trc gung D60KP. Sau ñó, hàng lot cc khoan nhi ñưng kính ln (0,8 − 1,5m) ñưc s dng trong nhng công trình nhà cao tng các thành ph ln và trong công trình cu ví d nhà tám tng 34 Ngô Quyn Hà Ni; Ch An ðông 2, TP H Chí Minh; cu ðông Kinh, Lng Sơn; cu Sông Gianh, Qung Bình (47 cc Φ1,35m, tng chiu dài 1400m) và cu Hòa Bình v.v Cc khoan nhi ln ñã ñưc xây dng thành công. ðn nay, phương án móng dùng cc khoan nhi bêtông ti ch ñưng kính 1 −1,5m là nhng phương án kh thi trong các công trình xây dng cu và nhà cao tng k c xây dng mi, cũng như gia c ci to, chng hn như các phương án thit k gia c mt s cu ln trên ñưng st Thng Nht HN − TP HCM: Cu Trưng Xuân, cu ðà Rng (90 cc Φ1,5m tng dài gn 2km), cu Sông Cái v.v ñưng kính 1,5m, có cc dài hơn 46m tính t mt ñt. Trên MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .71
69. ñưng b có các cu ñã dùng móng cc nhi như cu Quán Hu, Qung Bình; Lc Qun, Nam ðnh (h sâu 84m); M Thun, ñng bng Sông Cu Long ( Φ2,0m, h sâu 80m) ðim qua nhng công trình cu ñu tiên ng dng thành công công ngh cc khoan nhi gm có: Năm 1993 B Giao thông ñã duyt phương án móng tr cu Vit Trì − Vĩnh Phú bng móng cc khoan ñưng kính Φ1,3m khoan qua ña tng ñá granit bng máy khoan TRC −15 theo công ngh ca Nht. Gi n ñnh phn trên bng ng thép và khoan thi ra bng nưc. ð bê tông to cc bng phương pháp rút ng thng ñng, mi ln rút 3m do Tng công ty XD cu Thăng Long thi công, công ngh do Nht chuyn giao. Móng cc khoan tr cu ðông Kinh (Lng Sơn) cũng ñưc thc hin bng móng cc khoan Φ1,2m. Thit b khoan Trung Quc qua lp ph mng và ñưc ghim sâu trong ñá gc 2m do Công ty Cu 12 thc hin. Móng m, tr cu sông Gianh cũng ñưc thc hin theo phương án cc khoan Φ1,3m bng máy khoan TRC15 qua ña tng phc tp (bùn −cát −sét, sn si và ñưc ghim trong cui si). n ñnh l khoan bng ng thép Φ1,4 và dung dch bentonit (va sét). Hình 5.12: Sơ ñ cu Vit Trì Mt s công trình Vit Nam ñã dùng cc khoan nhi vào các năm cui th k 20, ví d: Tng ð sâu STT Tên công trình Năm Loi MK Ch ñu tư Φ(mm) chiu sâu (m) (m) 1 Thy ñin Tr An 1989 F 120 Xô − Vit 800 43 700
70. 2 Khách sn Norfolk 1993 Y pb 2.5 Úc 400 25 3500 3 Sercib −58 −ðng Khi 1993 nt Pháp 400 25 1700 4 VP Báo Tui Tr 1993 nt Vit Nam 400 30 4000 5 Thc ăn gia súc ðà Nng 1994 nt Thái Lan 450 20 2000 6 Nhà máy Giy ðng Nai 1994 nt Trung Quc 400 20 6500 7 Khách sn H Tây − HN 1995 P33 Malaixia 1200 42 6600 8 Cu M Thun 1997 − Úc 2000 80 −120 − Bưc sang th k 21, Vit Nam ñã nhp v khá nhiu máy khoan to cc nhi và s công trình có s dng máy khoan cc nhi ñã lên ti hàng trăm công trình mi năm. Các máy nhp v Vit Nam ch yu là ca Nht, ðc; và công ngh này ñã tr nên quen thuc vi nhiu ñơn v thi công. Ngoài ra mt s công ty xây dng cu còn dùng các máy ca Trung Quc rt hiu qu. 5.2. CÔNG NGH TO CC KHOAN NHI − Nói chung, các loi cc khoan nhi ñưng kính ln thi công theo công ngh hin ñi có th phân theo ba nhóm chính như sau: 5.2.1. Công ngh ñúc "khô" Trình t công ngh này ñưc mô t trên hình 5.13, gm có: a) Khoan to l và m rng chân cc (nu có yêu cu). b) ð bê tông bt ñáy bng ng rót thng ñng (nu hút nưc nh hưng trng thái n ñnh ca l cc), hoc bng "vòi voi" (chú ý hn ch ñ cao rơi t do ca bêtông, tránh hin tưng phân tng). c) ðt lng thép phn trên cc (không nht thit phi b trí sut chiu dài cc, nhưng chiu dài lng ct thép cũng không ñưc ngn quá mt na ñ sâu ca l khoan). Chú ý bo ñm lp bêtông bo v ct thép không vưt quá nhng tr s quy ñnh. d) ðúc nt phn cc còn li hoàn toàn trên ñy l khô sau khi hút nưc. Công ngh này thưng s dng trong trưng hp trên sut chiu sâu khoan cc là ñt dính, sét cht. ði vi cát pha sét phương pháp này cũng có th s dng ñưc khi mc nưc ngm thp hơn ñáy l khoan hoc lưu lưng nưc thm vào không ñáng k, có kh năng bơm hút cn, không sp vách h khoan, không nh hưng cht lưng bêtông ñ trc tip. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .73
71. 5 2 1 6 A 4 B Hình 5.13: Công ngh ñúc "khô" c c khoan nh i: a) Khoan l ; A b) ð bê tông b t ñáy C c) ðt l ng thép và ñ bê tông cc 1. Máy c ơ s ; 2. Mâm khoan; 3. Cn khoan; 4. ðu khoan; 5. Xe ch bê tông; 6. ng rót bê tông; 7. C n tr c; 8. C t thép c c; 5.2.2. Công ngh dùng ng vách Trình t công ngh ñưc mô t trên hình 5.14 gm: a) Khoan to l trong lp ñt dính. b) Thêm va sét vào l khi ñã khoan ñn lp ñt ri, thm nưc c) H ng vách khi ñã qua ht lp ñt ri. d) Ly ht va sét và làm khô l khoan. e) Tip tc khoan cho ti ñ sâu thit k trong lp ñt "khô". g) M rng chân bng cánh xén gá lp ti ñu khoan (nu có yêu cu). h) ð bêtông và ñng thi kéo ng vách ra khi l khoan. ng vách thưng s dng trong trưng hp thi công nơi có nưc mt, hoc l khoan cc xuyên qua các tng ñt sét nhão cát si cui có cu trúc ri rc.
72. Hình 5.14. Công ngh dùng ng vách thi công cc khoan nhi 1. Máy cơ s; 2. Cn khoan; 3. ðu khoan; 4. Va sét; 5. ng vách; 6. Bêtông tươi; 7. Dung dch khoan tràn ra t khe gia ng vách và ñt. A. ðt dính, B. ðt ri, C. Cc ñúc hoàn chnh Nu ñ ng vách li, khong cách gia v ngoài ng và ñt ñang có ñy va sét hoc dung dch khoan, phi ñưc thay th bng cách bơm va ximăng có cht ph gia vi áp sut cao trong mt ng dn ñưa sâu vào khe, xung tn ñáy ca lp va sét. Va ximăng s thay ch dn và ñy va sét (hoc dung dch khoan) còn sót li trong khe ra ngoài. Nu rút ng vách ra khi l khoan, cn phi tin hành ngay trong khi bêtông vn còn th nhão và mt thoáng ca bêtông tươi trong ng lúc nào cũng phi cao hơn mt thoáng ca va sét, ñ lưng bêtông ñ thay th cho va sét còn tn ñng bên ngoài chung quanh v ng vách. 5.2.3. Công ngh dùng va sét hoc dung dch khoan Trình t công ngh gm các bưc ñưc trình bày trên hình 5.15, gm: − Khoan qua lp ñt dính. − Thêm va sét khi gp lp ñt d st l hoc có nưc ngm. − ðt lng thép vào h khoan vn ñy va sét. − ð bêtông dưi nưc bng ng rót thng ñng cho ti khi bêtông thay ch và dn ht va sét ra ngoài b cha. MÁY THI CÔNG CHUYÊN DÙNG .75
73. Công ngh này có th s dng ñ thay th ng vách trong mi tình hung ña cht. Trưng hp dùng ng vách, nhưng không có kh năng cn ñưc trit ñ nưc ngm chy vào l khoan, chng hn bãi sông, dùng va sét thưng ñt hiu qu tt. Khi thc hin theo công ngh này cn lưu ý các ñim sau: − Khi lưng va sét hoc dung dch khoan phi ñ bo ñm to ra ct dung dch khá cao vi t trng ln hơn nưc, như vy, áp sut dung dch mi thng ñưc áp lc nưc ngm hoc áp lc ñy ngang ca ñt. − Phi có bin pháp duy trì cht lưng va sét hoc dung dch khoan theo các tham s quy ñnh mt cách nghiêm ngt. Hình 5.15. Các bưc thi công cc khoan nhi dùng va sét 1. ðnh tâm l. 2. ng vách tm. 3. Khoan trong ñt. 4. Phá ñá cng. 5. ðt ct thép. 6. ð bê tông. 7. Cc hoàn chnh. 5.3. CÁC THIT B KHOAN TO L