Giáo trình môn Máy xây dựng

Nội dung text: Giáo trình môn Máy xây dựng

1. Mục lục LỜI NÓI ĐẦU 4 MỞ ĐẦU 5 Chương 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 6 1.1 ý nghĩa vấn đề cơ giới hoá và tình hình trang bị MXD ở Việt 6 Nam 1.2 Công dụng, phân loại tổng thể máy xây dựng 6 1.3 Các hệ thống cơ bản của máy xây dựng 7 1.4 Các thông số cơ bản của máy xây dựng 21 Chương 2 MÁY NÂNG – VẬN CHUYỂN 23 2.1 Công dụng - Phân loại 23 2.2 Các thiết bị nâng đơn giản 24 2.3 Các loại máy trục 28 2.4 Qui phạm về an toàn trong sử dụng máy nâng 32 Chương 3 MÁY LÀM ĐẤT 34 3.1 Ý nghĩa của công tác làm đất và phân loại máy làm đất 34 3.2 Tính chất cơ lý của đất - khái niệm về lực cản khi đào và cắt 34 3.3 Máy xúc một gầu 36 3.4 Máy đào chuyển đất 39 3.5 Máy đầm đất 46 Chương 4 MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MÓNG 51 4.1 Khái niệm chung về máy đóng cọc 51 4.2 Búa đóng cọc Diezel 52 4.3 Máy khoan cọc nhồi 55 4.4 Máy cắm bấc thấm 58 Chương 5 MÁY VÀ THIẾT BỊ SẢN SUẤT VẬT LIỆU 61 5.1 Máy và thiết bị gia công đá 61 5.2 Máy và thiết bị sản xuất bêtông ximăng 62 Chương 6 MÁY VÀ THIẾT BỊ LÀM ĐƯỜNG 67 6.1 Khái niệm và phân loại 67 6.2 Máy rải bêtông nhựa 67 6.3 Trạm trộn bêtông nhựa nóng 69 Chương 7 KHÁI QUÁT VỀ SỬ DỤNG VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG KHI 73 SỬ DỤNG MÁY XÂY DỰNG 7.1 Phương pháp xác định nhu cầu xe máy 73 7.2 An toàn lao động trong sử dụng máy xây dựng 74 7.3 Hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của việc sử dụng máy xây dựng 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 3
2. LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay trong cơ chế mở cửa, ngành xây dựng ở nước ta đã và đang được các nước trên thế giới Liên doanh xây dựng các công trình, với qui mô, chất lượng ngày càng cao. Hiện nay ở nước ta đã và đang áp dụng nhiều công nghệ mới và sử dụng thiết bị thi công tiên tiến của nhiều nước trên thế giới với nhiều chủng loại hết sức đa dạng và phong phú. Để đáp ứng nhu cầu học tập cho học viên đạt hiệu quả cao hơn. Chúng tôi có dịp nâng cấp cuốn giáo trình này trên cơ sở có sửa chữa và bổ sung nhiều vấn đề mới . Giáo trình "Máy xây dựng" được biên soạn theo nội dung, chương trình đã được duyệt. Nhằm giới thiệu các khái niệm cơ bản về chi tiết máy, về cấu tạo, nguyên lý làm việc của các loại máy xây dựng thường được sử dụng trong thi công cầu đường. Sách còn giới thiệu về phạm vi sử dụng, ưu, khuyết điểm chính của các chi tiết và một số cơ cấu chính của các máy thông thường, các phép tính cơ bản trong việc tính toán năng suất máy đồng thời cũng trình bày một số vấn đề chung về bảo dưỡng, sửa chữa máy và qui tắc an toàn trong sử dụng máy. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn hội đồng thẩm định, các đồng nghiệp cùng các bạn đọc có liên quan đến ngành máy xây dựng đã đọc và góp ý kiến cho bản thảo nhằm nâng cao chất lượng biên soạn. Vì trình độ hiểu biết có hạn, kinh nghiệm viết và trình bày một giáo trình còn chưa nhiều, nên trong quá trình biên soạn và in ấn tài liệu chắc chắn sẽ còn có thiếu sót. Chúng tôi mong được sự góp ý, xây dựng của các đồng nghiệp và bạn đọc gần xa để cuốn giáo trình được hoàn thiện hơn. TÁC GIẢ MỞ ĐẦU 4
3. Máy xây dựng là danh từ chung chỉ các máy và thiết bị phục vụ cho công tác xây dựng cơ bản: dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải, thuỷ lợi 1 - Lịch sử phát triển Từ đầu thế kỷ XIX khi động cơ hơi nước ra đời đồng thời cũng xuất hiện máy móc xây dựng . - Năm 1812 đã xuất hiện máy nạo vét lòng sông - Năm 1836 máy xúc có dung tích gầu q = 1.14m3 và năng suất (30  40) m3/h ra đời . Tiếp theo là máy trộn bêtông, thang máy chạy bằng động cơ hơi nước được sản xuất. Khi động cơ đốt trong, động cơ điện, khí nén được chế tạo thì máy móc xây dựng cũng được hoàn thiện theo và đạt tới trình độ hoàn hảo. Ở nước ta, từ chỗ chỉ có vài chục máy lu hơi nước và máy trộn bêtông do Pháp để lại từ 1954, đến nay lực lượng máy xây dựng trong toàn quốc đã có khoảng 100 nghìn máy và thiết bị các loại. Các máy xây dựng này chủ yếu được trang bị cho các nghành thuộc Bộ xây dựng, Bộ giao thông vận tải và Bộ thuỷ lợi, số còn lại nằm rải rác trong các nghành kinh tế khác. 2 - Nội dung chương trình Đối với học viên ngành xây dựng Cầu - Đường nói riêng và học viên các ngành không chuyên nói chung. Môn học máy xây dựng cung cấp những kiến thức cơ bản về nguyên lý, cấu tạo, các đặc tính kỹ thuật chủ yếu, các tính năng tác dụng, phạm vi ứng dụng của các loại máy xây dựng. Đồng thời biết tính toán một số thông số cơ bản như năng suất, công suất, biết quản lý, chăm sóc sơ bộ một số loại máy xây dựng. Vì vậy trong giáo trình này trình bày 7 chương cơ bản. Chương 1: Trong chương này ta chỉ nghiên cứu các khái niệm chung về máy xây dựng, đồng thời nêu lên các cách phân loại máy xây dựng. Chương 2, 3, 4, 5, 6, 7: ở các chương này ta tìm hiểu các loại máy xây dựng mà chúng ta thường gặp khi thi công Cầu - Đường. Tìm hiểu về nguyên lý, cấu tạo, khả năng sử dụng, phạm vi ứng dụng của chúng vào các công việc khác nhau trong xây dựng Cầu - Đường. Hiểu biết sơ bộ về kỹ thuật bảo dưỡng, an toàn trong sử dụng máy xây dựng. Chương 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 5
4. 1.1. Ý nghĩa vấn đề cơ giới hoá và tình hình trang bị máy xây dựng ở Việt Nam Trong thi công xây dựng các công trình công nghiệp, đường sá, cầu cống, sân bay, hải cảng hoặc đê đập việc nâng cao năng lực và hiệu quả sử dụng các trang thiết bị và phương tiện cơ giới đóng vai trò rất quan trọng trong việc nâng cao chất lượng công trình, đẩy nhanh tiến độ thi công, nâng cao năng suất, đem lại hiệu quả kinh tế và cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động. Trong những năm vừa qua, nước ta đã nhập và chế tạo thêm nhiều thiết bị máy móc với chủng loại khác nhau, tỷ lệ trang bị phương tiện cơ giới và khối lượng khai thác tương đương với nhiều nước trong khu vực. Tính cho đến nay cả nước có khoảng 50.000 máy móc xây dựng, tập trung chủ yếu ở 3 Bộ lớn: Bộ xây dựng, Bộ giao thông, Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn ngoài ra còn có ở Bộ Quốc phòng và các đơn vị thi công chuyên ngành đường sắt và các cảng. Các máy xây dựng chủ yếu là nhập ngoại từ các nước XHCN cũ, TBCN thông qua các nguồn viện trợ cho nhiều hạng mục công trình nên rất đa dạng về chủng loại. Từ năm 1997 đến nay do nhu cầu xây dựng ngày càng lớn mà có nhiều công nghệ thi công mới đã được thâm nhập vào nước ta; vì vậy ngoài các máy truyền thống như máy ủi, máy đào, máy san, máy gia công đá chúng ta còn có nhiều các loại máy thi công chuyên dùng thế hệ mới như các trạm trộn bê tông nhựa nóng (BTNN), máy rải thảm mặt đường, máy khoan cọc nhồi, các thiết bị lao lắp và đúc dầm phục vụ công tác thi công cầu . Trong lực lượng các máy xây dựng và xếp dỡ hiện đang khai thác ở nước ta có những máy hiện đại, có công suất lớn được sử dụng để khai thác các công trình tập trung cỡ lớn như công trình xây dựng các nhà máy thuỷ điện, thuỷ lợi, các khu công nghiệp, các cầu, cảng .ví dụ, chúng ta đã có máy ủi vạn năng công suất 410, 620 mã lực như máy D355A và D455A của hãng KIMATSU Nhật Bản, máy đào 1 gầu dung tích lớn hơn 1m3 của hãng CATERPILLER, Đức, Hàn Quốc Trong lĩnh vực xây dựng cầu ngày nay chúng ta cũng đã được trang bị các thiết bị để thi công theo công nghệ mới hiện đại: dàn xe đúc hẫng Mỹ, Italia, xe lao dầm 33m, các loại cần trục nổi, cần trục bánh xích có tải nâng từ 50 – 80 tấn trạm trộn bêtông xi măng năng suất 30 – 200m3/h, máy bơm bêtông năng suất 50 – 60m3/h . 1.2. Công dụng, phân loại tổng thể máy xây dựng Máy xây dựng là danh từ chung chỉ các máy và thiết bị phục vụ cho công tác xây dựng cơ bản: dân dụng, công nghiệp, giao thông vận tải, cảng, thuỷ lợi Do vậy Máy xây dựng có rất nhiều chủng loại và cũng rất đa dạng. Để thuận tiện cho việc nghiên cưú, lựa chọn và ứng dụng trong thi công các công trình, người ta phân loại Máy xây dựng theo tính chất công việc hay công dụng mà phân chia thành các nhóm sau : a, Tổ máy phát lực: Để cung cấp động lực cho các máy khác làm việc, thường là những tổ máy Diezel, Điện, Nén khív v Các tổ máy này lại do động cơ đốt trong hoặc động cơ điện cung cấp năng lượng . b, Máy vận chuyển: Để vận chuyển vật liệu và hàng hoá người ta phân ra : 6
5. - Máy vận chuyển ngang: hướng vận chuyển song song với mặt đất, di chuyển trên đường bộ, đường sắt, đường thuỷ, đường không . - Máy vận chuyển theo phương đứng hay lên cao còn gọi là máy nâng chuyển: kích, tời, palăng, thang tải, cần trục, cổng trục - Máy vận chuyển liên tục: hướng vận chuyển có thể ngang, nghiêng, thẳng đứng nhưng đặc điểm là được vận chuyển thành một dòng liên tục: băng tải, gầu tải, vít tải c, Máy làm đất: gồm các loại máy phục vụ cho công việc thi công khai thác đất, đá, than, quặng như: máy đào đất, máy đào - chuyển, máy đầm đất d, Máy gia công đá: phục vụ cho việc nghiền, sàng phân loại và rửa đá, sỏi, quặng, cát . e, Máy phục vụ cho công tác bêtông và bêtông cốt thép: phục vụ việc trộn, vận chuyển bêtông và đầm bêtông g, Máy gia công sắt thép: phcụ vụ cho việc cắt, uốn, kéo, hàn cốt thép. h, Máy gia cố nền móng: gồm các loại máy đóng cọc, ép cọc, khoan cọc nhồi, cắm bấc thấm i, Các máy và thiết bị chuyên dùng cho công tác thi công đường bộ, đường sắt và công trình cầu: như máy đặt ray, máy rải thảm, máy thi công lao lắp cầu . j, Máy và thiết bị chuyên dùng cho từng ngành: như máy hoàn thiện, máy cắt mối bêtông, máy sản suất gạch, ngói, xi măng Ngoài các cách phân loại như trên, người ta còn phân loại Máy xây dựng theo nguồn động lực (máy dẫn động bằng động cơ đốt trong, điện, thuỷ lực ); theo hình thức bộ di chuyển (bánh lốp, bánh xích, bánh sắt ); theo phương pháp điều khiển bộ công tác (cơ khí, thuỷ lực, khí nén, điện từ ) . Du dưới hình thức nào, yêu cầu chung đối với MXD cũng cần phải đáp ứng được một số yêu cầu chính sau: + Về năng lượng: động cơ cần có công suất hợp lý, tuổi thọ cao. + Về kết cấu và công nghệ: máy phải có kích thước nhỏ, gọn, dễ di chuyển và thi công trong mọi địa hình, có công nghệ chế tạo tiên tiến. + Về khai thác: đảm bảo được năng suất và chất lượng trong các điều kiện nhất định, có khả năng làm việc cùng máy khác; việc bảo dưỡng, sửa chữa không quá phức tạp. + Phải có tính cơ động cao, năng lực thông qua lớn, dễ điều khiển, tháo lắp và vận chuyển; sử dụng an toàn, dễ tự động hoá quá trình điều khiển. + Không gây ô nhiễm môi trường và vùng dân cư lân cận. + Về kinh tế: có giá thành đơn vị sản phẩm thấp, năng suất cao, chất lượng tốt. 1.3. Các hệ thống cơ bản của máy xây dựng. Mỗi máy xây dựng được coi là một hệ thống mà nó bao gồm các bộ phận chính sau: 1- Thiết bị động lực 2- Hệ thống truyền động 3- Cơ cấu công tác 4- Hệ thống di chuyển 7
6. 5- Cơ cấu quay 6- Hệ thống điều khiển 7- Khung và vỏ máy 8- Các thiết bị phụ: như thiết bị an toàn, chiếu sáng, tín hiệu Ngày nay trên các máy xây dựng hiện đại còn lắp cả thiết bị vi tính để xử lý số liệu và điều khiển tự động quá trình làm việc của máy. Tuỳ theo chức năng và yêu cầu công tác mà một máy có thể có đầy đủ các bộ các bộ phận nói trên hoặc chỉ có một vài bộ phận, trong đó các bộ phận của máy thường được thể hiện trên ''Sơ đồ cấu tạo'' nhằm giới thiệu về kết cấu của máy và trên các “ Sơ đồ động học” thẻ hiện mối liên hệ giữa các phần tử của hệ dẫn động máy mà chúng ta sẽ đề cập ở các phần cụ thể. 1.3.1. Thiết bị động lực - Thiết bị động lực ta hiểu là động cơ ban đầu trong máy, từ đó rút ra nguồn năng lượng cho máy hoạt động. Động lực dùng cho máy xây dựng có thể ở dạng: + Máy nổ (động cơ đốt trong). + Máy điện (động cơ điện). + Động lực phối hợp, thường là điezel-máy điện hoặc điezel-máy thuỷ lực . 1 - Động cơ đốt trong a, Khái niệm chung: Là một loại động cơ nhiệt, trong đó quá trình cháy của nhiên liệu, quá trình toả nhiệt và quá trình biến đổi một phần nhiệt năng này thành cơ năng được tiến hành ngay trong xi lanh động cơ. b, Phân loại: Động cơ đốt trong có nhiều loại song căn cứ vào một số đặc điểm người ta phân loại để dễ nhận biết trong quá trình sử dụng: - Căn cứ vào nhiên liệu sử dụng: xăng, điêzel - Căn cứ vào chu trình công tác: 2 kỳ, 4 kỳ. c , Cấu tạo chung của động cơ đốt trong: Gồm: Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền, cơ cấu phối khí, hệ thống nhiên liệu, hệ thống đánh lửa (chỉ có ở động cơ xăng ), hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn, hệ thống khởi động. d, Nguyên lý làm việc của động cơ 4 kỳ: - Kỳ ( thì ): Một phần chu trình công tác sảy ra khi Piston chuyển động từ điểm chết này tới điểm chết khác gọi là một kỳ. - Động cơ 4 kỳ: Là loại động cơ mà chu trình công tác của nó được hoàn thành sau 4 hành trình của Piston ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu. e , Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ : - Kỳ nạp: Piston đi từ điểm chết trên đến điểm chết dưới xupáp nạp mở ra xupáp thải đóng lại; do Piston đi xuống nên áp suất trong xi lanh giảm (có độ chân không nhất định) do đó hỗn hợp cháy (không khí và nhiên liệu) từ bộ chế hoà khí đi vào xi lanh động cơ. Kết thúc quá trình nạp áp suất trong xi lanh vẫn nhỏ hơn áp suất khí trời. Do sự cản trở của bầu lọc không khí và đường ống nạp. Cụ thể Pc=(0.85-0.95)P0 (điêzel ); (Pc - áp suất trong xilanh động cơ) Pc=(0.7-0.9)P0 (xăng ); (P0 - áp suất khí trời) 8
7. 1 2 10 ĐCT 3 9 4 Đ CD 5 6 8 7 Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo của động cơ xăng 4 kỳ 1- Buzi; 2- Xupáp xả; 3- Nắp máy; 4- Piston; 5- Xilanh 6- Thanh truyền; 7- Trục khuỷu; 8- Các te dầu; 9- Xéc măng; 10- Xupáp nạp - Kỳ nén và bắt đầu cháy: Piston chuyển động từ điểm chết dưới lên điểm chết trên ở kỳ này cả 2 xupáp đều đóng nên áp suất và nhiệt độ của hỗn hợp tăng rất nhanh đến cuối kỳ nén khi Piston lên gần đến điểm chết trên thì Buzi (nến điện) bật tia lửa điện, thực chất là: chỉ tạo ra các tâm cháy cho giai đoạn sau cháy mãnh liệt hơn. - Kỳ cháy giãn nở sinh công: Piston chuyển động từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới lúc này trong xi lanh do hỗn hợp công tác bị cháy sinh ra áp suất và nhiệt độ rất cao, áp suất này tác dụng lên đỉnh Piston sinh ra lực lớn đẩy Piston xuống điểm chết dưới nghĩa là sinh công có ích . - Kỳ thải: Xupáp thải mở ra do có sự chênh lệch áp suất giữa xi lanh và đường ống thải nên khí thải thoát ra ngoài xi lanh với tốc độ lớn (600m/s) phần lớn khí thải được thải ra ở thời điểm này (60-70%). Khi Piston chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên nó đẩy nốt sản phẩm cháy ra ngoài để thải sạch hơn . Nhận xét: Có thời điểm cả 2 xupáp đều mở góc đó gọi là góc trùng điệp. Kết thúc quá trình thải coi như một chu trình công tác đã hoàn thành và chu trình mới lại bắt đầu. f , Nguyên lý làm việc của động cơ Diezel 4 kỳ : Về nguyên lý cơ bản cũng giống động cơ xăng 4 kỳ. Sự khác nhau cơ bản của nó là hình thành hỗn hợp cháy và cách đốt cháy hỗn hợp. - Ở kỳ nạp: khí nạp là không khí được lọc sạch Piston nén không khí với tỷ số nén lớn ( = 12-22) làm cho áp suất và nhiệt độ không khí tăng cao. 9
8. - Ở cuối kỳ nén nhiên liệu được phun vào xi lanh dưới áp suất cao (>100KG/cm2) lúc này sự hình thành hỗn hợp cháy xảy ra ngay trong xi lanh động cơ, cuối kỳ nén do nhiệt độ của hỗn hợp cháy lớn hơn nhiệt độ tự bốc cháy của nhiên liệu nên hỗn hợp tự bốc cháy. Cuối kỳ nạp P = (0.8-0.95)KG/cm2 t0=(40-70)0c Cuối kỳ nén P = (35-55) KG/cm2 t0=(450-650) 0c Cháy mãnh liệt P = (50-90)KG/cm2 t0=(1600-2000)0c Khi xupáp xả mở P = (2-4)KG/cm2 t0=(800-1000)0c Kỳ xả P = (1.1-1.2)KG/cm2 t0=(300-400)0c Một số nhận xét về động cơ 4 kỳ : Một chu trình công tác được hoàn thành sau 4 hành trình của piston ứng với 2 vòng quay trục khuỷu, trong 4 hành trình của piston chỉ có một hành trình sinh công còn 3 hành trình kia tiêu hao công. Thời điểm đóng mở của các xupáp cũng như thời điểm đánh lửa hoặc phun nhiên liệu đều không trùng với điểm chết của piston gọi là thời điểm phối khí. Hiện nay trong các máy xây dựng thường dùng nhất là động cơ điêzel vì nó có hiệu suất nhiệt cao 30-40% (động cơ xăng 18-20%), mặt khác giá nhiên liệu điêzel lại rẻ hơn xăng, làm việc chắc chắn hơn, do không có hệ thống đánh lửa nên ít xảy ra những hư hỏng nhỏ, khả năng gia tốc tốt. 2 - Động cơ điện - Được sử dụng rộng rãi nhất ở trên các máy cố định hoặc di chuyển ở cự ly ngắn, nó thường hoạt động theo một quĩ đạo nhất định. Động cơ điện có hiệu suất làm việc khá cao (70-90%), trong khi hiệu suất của máy nổ chỉ khoảng (20-40%). Mặt khác nó thường có kết cấu gọn nhẹ, khả năng chịu tải tương đối tốt, dễ tự động hoá quá trình điều khiển, rẻ, vệ sinh công nghiệp tốt, ít gây ô nhiễm. Nhưng nó lại có nhược điểm: khó điều chỉnh và thay đổi tốc độ quay, mô men khởi động nhỏ, phải có nguồn điện cung cấp . Động cơ điện có thể chia thành 2 loại cơ bản sau: Động cơ điện xoay chiều Động cơ điện một chiều *, Động cơ điện xoay chiều, thường co ba loại là một pha, hai pha và ba pha. Loại động cơ xoay chiều ba pha chia thành: động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ . - Loại động cơ không đồng bộ ro to lồng sóc có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, khó thay đổi tốc độ. Do vậy loại này được dùng trong phạm vi những máy có công suất vừa và 8Kw. - Loại động cơ không đồng bộ ro to dây quấn có cấu tạo phức tạp, đắt tiền nhưng có tính khởi động và điều tốc khá tốt . 10
9. - Loại động cơ đồng bộ có tốc độ quay ổn định, thường được dùng cho các máy có yêu cầu tốc độ quay không đổi . *, Động cơ điện một chiêù có phạm vi thay đổi tốc độ lớn, mô men khởi động cao nên thường được trang bị trên các máy di động nhiều, cần mô men khởi động lớn như máy xúc, cần trục, xe điện 3 - Động cơ khí nén - Chạy bằng sức ép của không khí nén, thường được dùng trong những máy cố định hay máy công cụ như ở một số búa đóng cọc, máy khoan, máy phun vôi vữa áp suất khí nén thường từ 6-10 at, công suất có thể tới 100ml. Ưu điểm là làm việc an toàn, khởi động nhanh, nhưng có nhược điểm là phải có trạm cung cấp khí nén, đường ống dẫn khí hay bị rò rỉ, hiệu suất truyền lực thấp do có ma sát cao. Hiện nay ít được sử dụng. 4 - Động cơ thuỷ lực - Hiện nay thiết bị thuỷ lực đang phát triển mạnh và được trang bị nhiều trên các máy xây dựng có kết cấu hiện đại. Các máy thuỷ lực có cấu tạo tinh xảo, gọn nhẹ, làm việc chắc chắn, bền lâu, đường đặc tính ngoài tương đối mềm nhưng đòi hỏi phải chế tạo chính xác. 1.3.2 – Hệ thống truyền động *, Vai trò và ý nghĩa của hệ thống truyền động - Truyền động là khâu trung gian để truyền công suất và mômen từ động cơ đến các cơ cấu và bộ công tác của máy. Nó cho phép biến đổi về lực, tốc độ và mô men, đôi khi biến đổi cả dạng và qui luật chuyển động. Vì vậy, hệ thống truyền động có một ý nghĩa vô cùng quan trọng trên các cơ cấu và máy vì: + Tốc độ cần thiết của các bộ phận công tác nói chung là khác với tốc độ hợp lý của các động cơ tiêu chuẩn (thường thấp hơn tốc độ động cơ, nếu chế tạo động cơ có tốc độ thấp, mômen xoắn lớn thì kích thước lớn và giá thành đắt). + Cần chuyển động từ một động cơ đến nhiều cơ cấu làm việc với các tốc độ khác nhau. + Động cơ thực hiện chuyển động quay đều nhưng bộ phận công tác cần chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động với tốc độ thay đổi theo một qui luật nào đó. + Vì điều kiện sử dụng, an toàn lao động hoặc vì khuôn khổ kích thước của máy. - Hệ thống truyền động được sử dụng trong các máy xây dựng có thể là truyền động cơ học (cơ khí), truyền động thuỷ lực, truyền động khí nén, truyền động điện và truyền động phối hợp, trong đó phổ biến là truyền động cơ học, thuỷ lực và truyền động phối hợp 1- Truyền động cơ học (cơ khí ) *, Công dụng, phân loại và ưu nhược điểm của truyền động cơ khí 11
10. Hiện nay truyền động cơ khí vẫn được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và chế tạo máy; đặc biệt chiếm ưu thế trong lĩnh vực chế tạo ôtô, máy kéo và các máy xây dựng. +, Ưu điểm cơ bản của truyền động cơ khí là: - Có khả năng truyền lực lớn và truyền xa. - Hiệu suất truyền động tương đối cao. - Có độ bền và độ tin cậy cao. - Cho phép thay đổi đặc tính làm việc linh hoạt (có nhiều chế độ lực và chế độ vận tốc) - Chế tạo đơn giản, giá thành hạ, dễ bảo dưỡng và sửa chữa. Riêng cơ cấu truyền động ma sát còn có khả năng chống quá tải (hiện tượng trượt trơn) +, Nhược điểm: - Cơ cấu làm việc ồn - Điều khiển nặng và kém nhạy - Kích thước một số cơ cấu còn cồng kềnh (như truyền động đai, truyền động xích, dây cáp ) Truyền động cơ khí được phân loại như sau: - Theo hình thức cấu tạo, chia ra làm 2 loại: Truyền động ma sát và truyền động ăn khớp n - Theo tỷ số truyền động: i = 1 n2 Khi i>1, tức n1>n2 có truyền động giảm tốc. Khi i<1, tức n1<n2 có truyền động tăng tốc. Khi i=1, tức n1=n2 có truyền động trực tiếp(đồng tốc). ở đây n1, n2 là số vòng quay ở trục dẫn và trục bị dẫn Truyền động cơ khí Thanh trục Dây cáp Truyền động ăn khớp Truyền động ma sát Truyền Vít đai Bánh Bánh răng Bánh vít Truyền động Truyền động ốc răng Thanh răng Trục vít bánh ma sát động đĩa ma sát xích đai Phân loại truyền động cơ khí *, Thông số cơ bản của truyền động cơ khí Thông thường trong mỗi Đầu vào Đầu ra cơ cấu truyền động đều có hai trục chính gọi là trục đầu vào (trục dẫn) và trục đầu ra (trục dẫn) còn trong N1, n1 N2,n2 cơ cấu truyền động nhiềucấp tốc độ, 12
11. giữa hai trục chính nói trên còn có thêm trục trung gian. Ta qui ước như sau: - Gọi công suất ở trục đầu vào là N1 và ở trục đầu ra là N2, kW - Gọi số vòng quay ở trục đầu vào là n1 và ở trục đầu ra là n2, v/ph. - Hiệu suất truyền động của cơ cấu  N N  2 hoặc  1 m N1 N1 trong đó: Nm – công suất tiêu hao trong bộ truyền n Tỷ số truyền động: i 1 n2 *, Phạm vi sử dụng của truyền động cơ khí +, Truyền động ăn khớp: được ứng dụng trên các cơ cấu chính của cần trục ôtô; trong cơ cấu di chuyển hoặc cơ cấu trích công suất cho các bộ phận công tác của máy. +, Truyền động cáp (điển hình là bộ tới máy) được ứng dụng rất rộng rãi trên các máy làm đất và máy nâng thông dụng. +, Truyền động xích được ứng dụng nhiều trong kết cấu của các loại máy xây dựng và xếp dỡ, trong đó có loại xích chỉ được dùng để truyền chuyển động giữa các trục với nhau trong hệ thống truyền động chung của máy. Nhiều trường hợp truyền động xích được dùng với vai trò là bộ công tác của máy 2 - Truyền động thuỷ lực a- ưu nhược điểm của hệ thống truyền động thuỷ lực Trong những năm gần đây, truyền động thuỷ lực đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của ngành máy xây dựng và trở thành một trong những khuynh hướng phát triển chủ yếu để thay dần cho kiểu truyền động cơ học trên các máy xây dựng. Sở dĩ truyền động thuỷ lực ngày càng được ứng dụng rộng rãi vì nó có những ưu điểm sau: - Dễ điều chỉnh vô cấp và tự động điều chỉnh vận tốc chuyển động của bộ công tác ngay cả khi máy đang làm việc . - Cho phép đảo chiều chuyển động của các bộ phận của máy một cách dễ dàng. - Đảm bảo cho máy làm việc một cách ổn định, không phụ thuộc vào sự thay đổi của tải trọng ngoài. - Kết cấu gọn nhẹ, lực quán tính nhỏ - Có khả năng tự bôi trơn. - Truyền động êm, không có tiếng ồn - Có thể đề phòng sự cố khi máy bị quá tải - Độ tin cậy và độ bền cao - Điều khiển nhẹ nhàng, dễ tạo dáng đẹp về kết cấu cho máy và dễ tiêu chuẩn hoá và định hình các nhóm chi tiết; do đó có thể sản suất hàng loạt. Tuy nhiên nó cũng có một số nhược điểm sau: - Các chi tiết đòi hỏi gia công có độ chính xác và độ kín khít cao nên giá thành đắt. 13
12. - Nhiệt độ môi trường bên ngoài có ảnh hưởng đến các thông số của truyền dẫn thuỷ lực. - Yêu cầu về chất lượng của chất lỏng công tác rất cao . - Khó làm kín khít các bộ phận làm việc, chất lỏng công tác dễ bị rò rỉ hoặc do không khí bên ngoài lọt vào làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn định của bộ truyền động; do đó cần phải kiểm tra thường xuyên vì vậy phải thường xuyên chăm sóc. Truyền động thuỷ lực có 2 dạng cơ bản: Truyền động thuỷ lực thuỷ tĩnh, truyền động thuỷ lực thuỷ động. b- Truyền động thuỷ tĩnh (thể tích) Là sự thay đổi lưu lượng của dòng khi áp lực của chất lỏng gần như không đổi (ngược với thuỷ động). Dựa vào dạng chuyển động của động cơ thuỷ lực ta có thể phân truyền động thuỷ tĩnh ra làm hai loaị: Động cơ thuỷ lực có chuyển động quay và Động cơ thuỷ lực có chuyển động tịnh tiến . Các thông số cơ bản của bộ truyền động thuỷ tĩnh là: lưu lượng bơm, công suất, vận tốc, áp lực dầu, mô men xoắn và lực đẩy của piston Trên các máy xây dựng hiện đại đang có khuynh hướng sử dụng ngày càng nhiều các bộ truyền động thuỷ tĩnh cơ bản và động cơ thuỷ lực có khả năng tự điều chỉnh được. Khi đó lưu lượng riêng của bơm thực tế có thể thay đổi, tỷ lệ với hành trình của cơ cấu điều chỉnh. c- Truyền động thuỷ động Là sự biến đổi áp lực trong lòng chất lỏng khi chất lỏng chuyển động với vận tốc cao. + Truyền động thuỷ động phân theo tính chất biến đổi mô men ta có thể chia làm hai loại: khớp nối thuỷ lực và biến tốc thuỷ lực. + Trong máy xây dựng truyền động thuỷ động được sử dụng rộng rãi vì nó có những ưu điểm sau: - Phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng - Cải thiện được điều kiện khởi động vì truyền động thuỷ động cho phép khởi động động cơ ngay cả khi có tải - Nâng cao độ tin cậy của các cơ cấu máy vì: Truyền động thuỷ động giữ cho động cơ không bị quá tải nên chế độ làm việc của động cơ ít phụ thuộc vào tải trọng trên trục; do đó trong một số trường hợp tuổi thọ của động cơ tăng 50-100%; Mặt khác nó còn bảo vệ cho các bộ phận khác không bị quá tải, làm giảm tải trọng, giảm giao động xoắn vì động cơ được nối mềm với các bộ phận khác . - Nâng cao tính linh hoạt của máy; khi di chuyển có thể tăng mô men một cách đều đặn. - Đơn giản các cơ cấu cơ khí, làm giảm trọng lượng máy. - Giảm nhẹ điều kiện lao động của người lái. - Dễ điều khiển tự động. Tuy vậy nó còn một số nhược điểm sau: 14
13. - Hiệu suất thấp hơn so với truyền động cơ khí ở chế độ tính toán và thay đổi chế độ làm việc và do có sự trượt. - Chế tạo đắt và khó hơn bộ truyền động cơ khí, phải có hệ thống làm mát và cung cấp dầu. 3- Hệ thống truyền động khí nén Hệ thống truyền động khí nén có ưu điểm: có khả năng truyền lực với khoảng cách tương đối xa, bộ truyền sạch sẽ, tốc độ truyền nhanh, chăm sóc, bảo dưỡng kỹ thuật đơn giản. Nhược điểm: áp lực truyền nhỏ, khó phát hiện rò rỉ hơi, phải có biện pháp bảo đảm an toàn đặc biệt đề phòng nổ, công nghệ chế tạo phải chính xác và đắt tiền. Phạm vi sử dụng: sử dụng trong các máy xây dựng, truyền động khí nén được sử dụng là hệ thống phanh hơi, cơ cấu đóng mở ly hợp, . Cấu tạo chung của hệ thống truyền động khí nén thường bao gồm: - Bộ sản xuất ra khí nén gọi là máy ép khí - Bộ phận sử dụng khí nén gồm động cơ khí nén hoặc xi lanh khí nén - Các loại van khí: van an toàn, van phân phối, van 1 chiều. - Bình nén khí - Các bộ phận khác như: lọc khí, ống dầu, đồng hồ đo áp lực, van chờ, bộ tách nước 4- Hệ thống truyền động điện Truyền động điện có ưu điểm: Truyền động được xa và rất xa nhưng kích thước vẫn nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, có khả năng tự động hoá cao, truyền động nhanh, chính xác, đảm bảo vệ sinh môi trường; hoạt động tương đối êm, không gây tiếng ồn lớn; chăm sóc kỹ thuật dễ dàng. Nhưng có nhược điểm: đòi hỏi chặt chẽ các biện pháp và thiết bị bảo vệ an toàn cho người và thiết bị, yêu cầu trình độ sử dụng cao, trong hầu hết các máy xây dựng, truyền động điện phải phối hợp với các hệ thống truyền động khác, ít khi làm việc độc lập. Mặt khác công suất truyền thường không quá 100KW, với công suất lớn hơn, các động cơ điện thường rất hiếm và giá thành rất cao. Phạm vi sử dụng: truyền động điện được ứng dụng rộng rãi không chỉ trong mọi lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân mà cong trong cả đời sống hàng ngày. Trong các máy xây dựng, do đặc thù của quá trình làm việc nên chúng thường trang bị hệ thống truyền động điện dạng phối hợp. Như trong các máy làm đất thường sử dụng dạng truyền động kết hợp Diezel - điện, mà chủ yếu là dùng động cơ điện xoay chiều để điều khiển quá trình nâng hạ bộ công tác gầu xúc hoặc điều khiển cơ cấu quay; trong các máy nâng chuyển, truyền động điện được dùng để dẫn động các cơ cấu nâng hạ hàng, di chuyển hàng với các bộ khống chế tải nâng, chiều cao nâng ; trong các máy vận chuyển liên tục như băng chuyền, băng xoắn ốc thường sử dụng các loại động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc hoặc rôto dây cuốn, các động cơ này làm việc theo chế độ dài hạn và không điều chỉnh tốc độ quay, có mômen mở máy lớn. 15
14. 1.3.3 - Hệ thống điều khiển của máy xây dựng 1 - Công dụng - Phân loại - Hệ thống điều khiển dùng để điều khiển quá trình làm việc của máy - Hệ thống điều khiển của các máy xây dựng rất khác nhau, sơ đồ của chúng phụ thuộc vào độ phức tạp của máy và công dụng của hệ thống. - Theo cấu tạo và phương pháp truyền năng lượng, hệ thống điều khiển phân làm hai loại: + Hệ thống điều khiển trực tiếp + Hệ thống điều khiển có cơ cấu khuyếch đại (cơ cấu trợ lực). Trong hệ thống điều khiển này, người ta có thể dùng cơ cấu trợ lực kiểu cơ học, thuỷ lực, điện, khí nén. - Theo phương pháp điều khiển chia làm 2 loại: + Hệ thống điều khiển thông thường. + Hệ thống điều khiển tự động - Theo loại truyền động chia làm 5 loại: + Hệ thống điều khiển cơ học + Hệ thống điều khiển thuỷ lực + Hệ thống điều khiển điện + Hệ thống điều khiển khí nén + Hệ thống điều khiển kết hợp . - Yêu cầu đối với hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển hết sức quan trọng có ảnh hưởng nhiều tới năng suất của máy. Do đó khi thiết kế cần thoả mãn yêu cầu sau: - Nhẹ nhàng, hợp với sức khoẻ của người trung bình. Lực điều khiển của tay không quá 30-40N, hành trình không lớn hơn 0.25m, góc quay không quá 350. Lực điều khiển của chân không quá 80N, hành trình không quá 0.2m và góc quay không vượt quá 600. - Cường độ điều khiển phải bình thường. Số lần điều khiển ở các máy cỡ nhỏ sau một chu kỳ ở điều kiện làm việc bình thường là 12 lần, mỗi giờ không quá 2500 lần. - Điều khiển cần êm, bảo đảm độ nhạy cần thiết, thời gian điều khiển vào khoảng (0.25 - 0.3)s đối với máy cỡ nhỏ, từ (0.3-0.4)s với máy cỡ vừa, từ (1-2)s với máy cỡ lớn. - Các chỉ tiêu kinh tế phải bảo đảm, có đủ độ bền, dễ điều chỉnh, sửa chữa. - Làm việc an toàn, đảm bảo cho máy làm việc trong môi trường nhiệt độ từ 0 - 500, hoặc ở môi trường khí hậu ẩm, dưới trời mưa, có bụi bẩn. - Đơn giản, thuận tiện. Số cần, bàn đạp sao cho ít nhất và được bố trí gần nhất về phía tay phải của người lái. Ghế ngồi phải êm để có thể điều chỉnh được phù hợp với khổ người lái và dễ quan sát được hiện trường thi công. 2 - Các hệ thống điều khiển Do khuôn khổ sách có hạn nên ở dây chúng tôi chỉ đề cập đến 2 loại hệ thống điều khiển . a - Hệ thống điều khiển cơ khí 16
15. Hệ thống điều khiển cơ khí được sử dụng chủ yếu trên các máy làm đất như : máy ủi, máy san, máy xúc, máy cạp, máy xới và trên cần trục và một số loại máy xây dựng khác, trong đó người ta sử dụng rộng rãi nhất là hệ thống điều khiển kiểu palăng - cáp, hoặc hệ thống điều khiển cơ khí kiểu thanh. Hệ thống điều khiển cơ học kiểu thanh có sơ đồ cấu tạo như hình 1.13 . Đặc trưng của hệ thống điều khiển cơ học - thanh là tỷ số truyền cần thiết để đóng mở cơ cấu: S i = ; e Trong đó: S Hành trình điều khiển hoặc bàn đạp e Hành trình của chi tiết cuối cùng Với máy cỡ nhỏ, chọn e = 1-3mm , do đó i = 25-40 Hệ thống điều khiển cơ học kiểu thanh chỉ sử dụng ở các máy có công suất nhỏ và dùng điều khiển các cơ cấu phụ vì nó đơn giản về kết cấu, làm việc êm, rẻ tiền. Hình 1.2: Hệ thống điều khiển cơ học 1- Bàn đạp; 2- Các hệ thanh 2- Bánh phanh; 4- Đai phanh 5- Bulông điều chỉnh Nhược điểm: Do có quá nhiều thanh, bản lề nên độ nhạy kém. Lực điều khiển lớn do ma sát trong bản lề, thường xuyên phải điều chỉnh để đảm bảo hành trình tính toán của tay điều khiển, hiệu suất thấp. b - Hệ thống điều khiển thuỷ lực Trong những năm gần đây, hệ thống điều khiển thuỷ lực ngày càng phát triển và được sử dụng hết sức rộng rãi trên các máy xây dựng và các máy khác. - Ưu điểm chính của hệ thống điều khiển thuỷ lực là có kết cấu nhỏ gọn, có khả năng truyền lực đi xa. Lực tác động lên tay điều khiển, bàn đạp và hành trình của chúng nhỏ hơn nhiều so với hệ thống điều khiển cơ học do đó người điều khiển máy đỡ mệt mỏi và nâng cao năng suất. - Nhược điểm: Khi đóng mở cơ cấu vẫn có hiện tượng giật nên gây ra tải trọng động trong cơ cấu, cần phải dùng dầu, chất lỏng công tác đặc biệt và có tổn thất rò rỉ đường ống. - Phân loại: 17
16. + Theo tính chất tuần hoàn của chất lỏng trong hệ thống người ta phân ra thành 2 loại: Hệ thống điều khiển theo mạch kín và hệ thống điều khiển theo mạch hở. + Theo nguyên lý tác động chia thành 2 loại: Hệ thống điều khiển không bơm và hệ thống điều khiển có bơm . + Theo phương pháp tác động có hệ thống điều khiển bán tự động và điều khiển tự động . Ở đây ta chỉ nghiên cứu hệ thống điều khiển thuỷ lực kiểu hở . Hệ thống điều khiển thuỷ lực kiểu hở được sử dụng rộng rãi trong các máy xây dựng để phanh bộ di chuyển hoặc phanh cơ cấu nâng trên hình thể hiện sơ đồ hệ điều khiển kiểu hở. X1 X2 Tín hiệu vào X Ph ầ n t ử m Ph ầ n t ử r Ph ầ n tử Z Đố i tượ ng Y nhạ y điều hành chấp hành điều khiển Xn Tín hiệu vào Tín hiệu vào X tác động lên đối tượng điều khiển được đo bằng các phần tử nhạy của hệ, nó xử lý tín hiệu nhận được và truyền lệnh m cho các phần tử điều hành. Các phần tử điều hành khuyếch đại lệnh m và nhờ tác động của lệnh r buộc các phần tử chấp hành phải chuyển động, sau đó tín hiệu Z tác động lên đối tượng điều khiển. Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống thuỷ lực không bơm 1- Bàn đạp; 2- Xilanh điều khiển; 3- ống dẫn; 4- Xilanh công tác;5- Tay phanh; 6- Đai phanh; 7- Bánh phanh; 8- Thùng dầu bổ sung; 9- Van một chiều Theo sơ đồ, nếu người lái tác động lên bàn đạp 1 chất lỏng công tác từ xi lanh điều khiển 2 theo ống dẫn 3 vào xi lanh công tác 4 và tác động lên tay phanh 5 18
17. làm đai phanh 6 ép vào bánh phanh 7 thực hiện quá trình phanh. Khi người lái thôi tác động lên bàn đạp 1 thì lò xo ở xi lanh công tác 4 sẽ đẩy piston công tác sang trái và chất lỏng theo ống dẫn 3 trở về xi lanh 2. Hệ thống bao gồm 3 tỷ số truyền của 3 khâu truyền động là: - Tỷ số truyền cơ học ở bàn đạp - Tỷ số truyền ở hai xi lanh thuỷ lực - Tỷ số truyền cơ học ở tay phanh Hệ thống điều khiển thuỷ lực kiểu hở có cấu tạo đơn giản làm việc tin cậy, nhạy nhưng độ chính xác không cao vì phụ thuộc vào người điều khiển. Nó được dùng trong các trường hợp chủ yếu cần đủ sao chép lại các tín hiệu cho trước, không cần chính xác lắm. Trong trường hợp yêu cầu cao hơn với độ xử lý chính xác tín hiệu thì người ta dùng hệ thống điều khiển kiểu kín còn gọi là hệ thống có mối liên hệ ngược. 1.3.4 - Hệ thống di chuyển của máy xây dựng Dùng để di chuyển toàn bộ máy trong quá trình làm việc, đồng thời truyền áp suất tải trọng ngoài lên nền. ở một số máy ví dụ như máy đầm lăn ép bộ di chuyển của nó đồng thời là bộ công tác. Nói chung đối với các máy xây dựng và làm đường đều trang bị bộ di chuyển là bánh lốp hoặc bánh xích . Dù trang bị dưới hình thức nào, bộ di chuyển của các máy phải đảm bảo được khả năng việt dã cao; Đó là khả năng di chuyển máy trong những điều kiện nền đường phức tạp (đường xấu, bị sói lở, ghồ ghề ) mà không có hiện tượng trượt. Khả năng thông qua và kéo của máy phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất, phụ thuộc vào áp suất do máy truyền lên đất, phụ thuộc vào chiều sâu của vết bánh xe và phụ thuộc vào độ trùng nhau của quĩ đạo bánh trước vơí bánh sau Ngoài ra bộ di chuyển còn phải có khả năng cơ động và linh hoạt để đáp ứng mọi yêu cầu về sản suất và khai thác. 1 - Hệ thống di chuyển bánh xích Hệ thống di chuyển bánh xích được sử dụng rất rộng rãi ở các máy xây dựng và làm đường đặc biệt là các máy chuyên dùng khi thi công trên nền đất yếu . Hệ thống di chuyển bánh xích cho phép giảm áp suất của máy xuống nền đường thường trong khoảng (0.4-1)KG/cm2 và phân bố đều trên mặt tựa nên thích hợp với nền đất yếu và bùn lầy , không bằng phẳng . 19
18. Hình 1.4: Cấu tạo bộ di chuyển bánh xích 1- Dải xích; 2- Con lăn tỳ; 3- Khung; 4- Bánh sao chủ động; 5- Bánh dẫn hướng; Bộ di chuyển bánh xích có lực bám lớn, tính năng thông qua tốt, có khả năng vượt dốc lớn máy cỡ lớn có thể lên dốc 10-200, cỡ vừa lên dốc 30-350, cỡ nhỏ có thể vượt dốc 35-400. Mặt khác hệ số bám có thể bằng 1 hoặc lớn hơn 1 cho phép ta tận dụng được sức kéo của động cơ. Nhược điểm của bộ di chuyển bánh xích là: có trọng lượng lớn (có khi bằng 40% trọng lượng máy), có cấu tạo phức tạp, chế tạo, lắp ghép và sửa chữa khó khăn, các chi tiết chóng mòn, thời gian phục vụ nhỏ (khoảng 2000-2500h); lực cản chuyển động lớn (trong điều kiện đường xá tốt, lực cản chuyển động không nhỏ hơn 10-12% trọng lượng máy, trong điều kiện đường xấu 40%); tốc độ di chuyển chậm 6-8Km/h; việc cơ động máy khó khăn, dễ làm hỏng mặt đường bộ. Bộ di chuyển xích có thể phân loại theo nhiều cách khác nhau: theo số dải xích, theo khung xích, theo bánh tỳ, và theo cách đặt bánh chủ động. - Theo số dải xích có 2 loại: loại 2 dải xích và loại nhiều dải xích (nhiều là 4; 6; 8; 12; 16 dải xích). - Theo khung xích có 2 loại: loại có khung và loại không có khung - Theo cách đặt bánh chủ động có 3 loại: bánh chủ động đặt trước, đặt sau và bánh chủ động đặt giữa. - Theo đặc điểm truyền áp suất lên nền có 2 loại: loại nhiều bánh tỳ và loại ít bánh tỳ. 2 - Hệ thống di chuyển bằng bánh lốp So với bộ di chuyển bánh xích, bộ di chuyển bánh hơi có những ưu điểm sau: - Thời gian phục vụ lâu dài, bền hơn, quãng đường sử dụng của bánh hơi tới 30.000-40.000Km hay từ 2500-3000h mới phải thay. - Tốc độ di chuyển lớn, đạt 50-60Km/h, gấp 4 lần tốc độ di chuyển của bánh xích. - Việc chế tạo, bảo dưỡng đơn giản hơn bánh xích. - Trọng lượng nhỏ, bằng 20% trọng lượng máy và bằng 1/2 trọng lượng bộ di chuyển bánh xích của máy tương đương. - Chuyển động êm, nhẹ nhàng, hiệu suất cao. Nhược điểm của bộ di chuyển bánh hơi là: - Sức bám yếu do áp suất hơi đi trên đất lớn, có thể tới (0.15-0.5)Mpa và phân bố không đều nên khi máy làm việc thường có hiện tượng làm mất mát công suất. - Khả năng vượt dốc kém, chỉ tới 20% tương ứng với góc dốc lớn nhất là (20-25)0 - Tính cơ động trên địa hình công tác kém (đặc biệt trên đường xấu, ghồ ghề, bùn lầy). 20
19. Hình 1.5: Cấu tạo và kích thước cơ bản của lốp B- Chiều rộng; d- Đường kính trong D- Đường kính ngoài H- Chiều cao Ngày nay người ta đã cải thiện một cách khá tốt bánh hơi để có thể khắc phục được những nhược điểm kể trên . Hướng cải tạo chủ yếu là chế tạo bánh hơi cỡ lớn, có khả năng chịu tải cao, có gai lốp thích hợp với mọi địa hình công tác phức tạp , đảm bảo sức bám tốt và có thể tăng giảm được áp suất hơi trong bánh theo địa hình . Dưạ vào áp suất hơi trong bánh , ta phân lốp thành 3 loại: - Lốp có áp suất cao : 0.5 - 0.7 Mpa - Lốp có áp suất thấp : 0.125 - 0.350 Mpa - Lốp có áp suất rất thấp : 0.05 - 0.08 Mpa Áp suất trong lốp càng thấp thì khả năng vượt chướng ngại càng cao. Ngoài ra còn có loại lốp không dùng xăm, hơi được bơm trực tiếp vào lốp còn lốp được ép chặt vào vành. Các thông số cơ bản của bộ di chuyển bánh lốp là sơ đồ bánh xe, số trục chủ động, sự phân bố tải trọng lên các trục , dạng và kích thước của lốp. Chú ý : - Lốp có áp suất thấp ký hiệu : B-d - Lốp có áp suất cao ký hiệu : B xD - Lốp tiêu chuẩn có ký hiệu : H=B - Lốp có chiều ngang rộng : H/B = 0.6 - 0.75 - Lốp hình cánh cung có : H/B = 0.3 - 0.4 - Đường kính trong của lốp cũng là đường kính vành bánh xe. - Ở ô tô, các bánh xe đều có đường kính bằng nhau: Nếu tải trọng ở cầu sau lớn thì đặt bánh kép . - Ở máy kéo thường 70-80% tải trọng của máy kéo được phân bố cho cầu sau nên các bánh chủ động ở cầu sau phải lớn. 3 - Hệ thống di chuyển bằng bánh sắt Hệ thống di chuyển bằng bánh sắt chạy trên đường ray có lực cản di chuyển nhỏ, tiếp nhận được tải trọng lớn, có kết cấu đơn giản, giá thành hạ, độ tin cậy và tuổi thọ tương đối cao. Nhờ có bắnh sắt và nền đường cứng tạo cho máy làm việc chính xác. Nhược điểm chủ yếu của loại này là tính cơ động thấp, phải làm nền cho đường ray khá tốn kém. Hệ thống di chuyển bằng bánh sắt sử dụng cho một số cần trục tháp, cần trục làm trong nghành đường sắt, máy đào có cần mang, các gầu xúc hệ rô to 21
20. 1.4 - Các thông số cơ bản của Máy xây dựng a, Chế độ làm việc: Máy xây dựng có rất nhiều chế độ làm việc khác nhau song ở bất kỳ chế độ nào thì nó cũng được thành lập trên 3 chỉ tiêu cơ bản: - Chu kỳ làm việc - Tỷ số tải trọng - Hệ số tải trọng động Dựa vào 3 chỉ tiêu trên người ta chia chế độ làm việc của máy thành 5 cấp - Cấp nhẹ - Cấp trung bình - Chế độ làm việc nặng vừa - Chế độ làm việc nặng - Chế độ làm việc rất nặng b, Khối lượng máy: Trừ một vài loại máy cần đến trọng lượng còn lại đối với tất cả các loại máy trọng lượng là yếu tố có hại. Chính vì lý do trên nên các nhà chế tạo luôn tìm mọi cách để giảm nhẹ trọng lượng máy nhưng vẫn phải giữ được các chỉ tiêu khác. c, Kích thước máy: - Kích thước thân máy: yêu cầu càng nhỏ càng tốt nhưng phải đảm bảo sự ổn định của máy, lắp ráp được đầy đủ những chi tiết cần thiết, có không gian để bảo dưỡng; sửa chữa và phải cân đối với bộ công tác của máy. - Kích thước bộ công tác: yêu cầu bảo đảm được độ bền vững và các điều kiện sử dụng. d, Tuổi thọ của máy: Là thời gian làm việc của máy ở điều kiện làm việc bình thường đến khi phải sửa chữa cơ bản. Do đó khi chế tạo các nhà thiết kế, chế tạo thường tính trước tuổi thọ của máy để đến khi sử dụng, người sử dụng biết tính khấu hao của máy. e, Công suất riêng của máy: Là công suất được tính trên một đơn vị khối lượng hay kích thước của bộ công tác. g, Năng suất: Là khối lượng sản phẩm máy làm ra trong một đơn vị thời gian nhất định (m3/h ; T/h) Có 3 loại năng suất: - Năng suất lý thuyết: xác định trong điều kiện làm việc liên tục với tốc độ và tải trọng tính toán khi thiết kế chế tạo. + Đối với máy làm việc theo chu kỳ (máy đào, cần trục ) Q N0= tck Trong đó: Q là số lượng sản phẩm làm ra sau một chu kỳ làm việc tck là thời gian một chu kỳ làm việc + Đối với máy làm việc liên tục (băng tải, vít tải ) N0= v. F Trong đó v: tốc độ di chuyển củabộ phận công tác (hay máy) F: lượng vật liệu được di chuyển bởi một đơn vị chiều dài dòng vật liệu . 22
21. - Năng suất thực tế: Là lượng sản phẩm thực tế do máy làm ra trong một giờ, ca, năm. Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào trình độ người lái, cách tổ chức quản lý thi công - Năng suất kỹ thuật: xét đến điều kiện thực tế của đối tượng thi công như trạng thái đất đá, điều kiện địa hình Tuỳ theo chức năng của từng loại máy mà người ta cho trước những thông số cơ bản như trên và có thể có thêm một số thông số riêng khác nữa; tất cả những thông số riêng đó thường gọi là " Đặc tính kỹ thuật của máy ". Đó là những thông số cơ bản của máy còn muốn đánh giá khảo sát về kinh tế kỹ thuật của một công trình, phục vụ cho việc bảo đảm chất lượng kỹ thuật và những chỉ tiêu kinh tế cần thiết: giá thành, thời gian quay vòng vốn còn có các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật: chỉ tiêu về trình độ sử dụng máy, trình độ cơ giới hoá, tính sửa chữa, tính bảo quản Câu hỏi ôn tập chương 1 1 - Nêu cách phân loại và các thông số cơ bản của máy xây dựng. 2 - Nêu cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ xăng và Diezel bốn kỳ. 3 - Nêu hệ truyền động thuỷ lực . 4 - Nêu các hệ di chuyển của máy xây dựng . 5 - Nêu hệ thống điều khiển cơ khí . Chương 2 MÁY NÂNG – VẬN CHUYỂN 2.1. Công dụng – Phân loại Máy nâng vận chuyển là thiết bị chủ yếu dùng để cơ giới hoá công tác nâng (hạ) và vận chuyển các loại vật nặng và hàng hoá trong không gian. Nó thực hiện các công việc như: - Bốc xếp hàng tại các cảng sông, cảng biển, nhà ga, bến bãi và nhà kho - Lắp ráp các thiết bị công nghiệp, lắp đặt đường ống . - Bốc dỡ hoặc vận chuyển các loại vật liệu xây dựng tại các kho bãi - Thực hiện các nguyên công khác để phục vụ sản suất trong các phân xưởng cơ khí, sửa chữa và các nhà máy, hầm mỏ + Máy nâng gồm có các loại: Kích, tời, palăng, cần trục, cầu trục (cầu lăn), cổng trục, thang nâng . 23
22. + Máy vận chuyển gồm có các loại: băng tải, băng gầu, băng tấm, băng xoắn ốc, băng gạt và thiết bị vận chuyển bằng khí nén . Phân loại tổng quát của máy nâng – vận chuyển Máy nâng – Vận chuyển Máy nâng Máy Vận chuyển Máy nâng đơn Thang Các loại máy Máy vân chuyển Máy vân chuyển giản máy trục bằng thiết bị cơ bằng thiết bị khí Kích Tời Palăn Cần Cần Cần Cần Băng chuyền Máy vận chuyển g trục trục cố trục di trục dây đai theo phương pháp nhỏ Kích vít Tời Palăng Cần Cần Cần Băng xoắn ốc Máy vận chuyển quay kéo tay trục cột trục ôtô trục nổi theo phương pháp ẩ Kích Tời Palăng Cần Cần Cần Băng gầu thanh máy điện trục cột trục trục hải răng ồ Cần Cần Băng tấm Kích trục trục thuỷ lực ố Cần Băng rung động trục Cầu trục Cổng trục Hình 2.1: Phân loại máy nâng 2.2 Các thiết bị nâng đơn giản 2.2.1 - Kích Kích là những cơ cấu nâng đơn giản, dùng để nâng vật có trọng lượng lớn và chiều cao nâng thường không quá 0.8  1m; Kết cấu của kích đơn giản, có cíhc thước nhỏ gọn, trọng lượng bản thân không lớn, dễ dàng mang vác từ nơi này đến nơi khác. Nhờ vậy mà kích được dùng rộng rãi trong xây dựng, lắp ráp và sửa chữa. Ngoài ra kích có thể là một bộ phận hoặc một dụng cụ kèm theo của máy nâng khác. Phổ biến nhất là Kích thanh răng , kích vít và kích thuỷ lực. Do thời gian hạn chế nên trong giáo trình chúng tôi chỉ đề cập đến kích thuỷ lực là loại kích được dùng phổ biến trong xây dựng. Kích thuỷ lực 24
23. Kích thuỷ lực có cấu tạo như hình vẽ, gồm xi lanh chính 2 đồng thời là vỏ kích, piston nâng hạ vật 1 gắn liền với đầu kích, bơm piston 6 với tay bơm 8 và thùng dầu 10, các van một chiều 3, 9 và van thải 7. Chất lỏng trong kích là dầu khoáng hoặc nước pha glyxerin . Q P D 4 9 7 l2 8 l1 1 d 2 36 5 10 Hình 2.2: Kích thuỷ lực 1- Piston công tác; 2- Xi lanh công tác; 3- Van hút 1 chiều; 4- Van xả; 5- Cam 6- Piston bơm; 7- Xi lanh bơm; 8- Trục cam và tay bơm; 9- Van áp lực 1 chiều; 10- Thùng chứa chất lỏng Chuyển động lắc của tay quay 8 tạo nên chuyển động tịnh tiến của piston dẫn động 6, khi piston 6 chuyển động sang phải, chất lỏng từ bình 10 qua van 3 vào xilanh dẫn động và khi piston 1 chuyển động sang trái, chất lỏng có áp qua van 9 vào xilanh chính 2, làm đẩy piston 1 và đầu kích đi lên. Để hạ tải, chỉ cần mở van xả số 4, dưới tác dụng của vật nâng, đầu kích sẽ hạ xuống. Vân tốc hạ phụ thuộc vào độ mở của van 4. áp lực dầu trong kích thuỷ lực phụ thuộc vào sức nâng của kích, có thể đạt tới 500at, chiều cao nâng mỗi lần lắc tau bơm trong khoảng 0.15  0.7 mm. Lực tác động lên tay quay để nâng vật 2 d l1 1 P = Q . 2 , N D l2  Trong đó: Q - trọng lượng vật nâng d, D, l1, l2 - đường kính các xi lanh và các cánh tay đòn của tay quay,m  - hiệu suất chung của truyền động Vì có thể tạo được tỷ số d2/D2 nhỏ nên kích thuỷ lực có tải trọng nâng lớn và trọng lượng bản thân nhỏ . Kích thuỷ lực dẫn động bằng tay có tải trọng nâng đến 200t và chiều cao nâng 0.15  0.20m. Kích thuỷ lực dẫn động bằng máy có tải trọng nâng đến 500t. Bơm đặt trực tiếp trên kích hoặc nối với kích qua hệ thống ống dẫn. Một bơm có thể dẫn động một hoặc nhiều kích. Khi nâng những công trình lớn như nhịp cầu, lò cao, tầng lắp ghép sẵn của nhà với trọng lượng lớn tới hàng nghìn tấn, người ta dùng đồng thời một số kích 25
24. có chất lỏng được nạp từ một trạm bơm. Các van phân phối và các khoá cho phép các kích có thể làm việc đồng thời hay độc lập . 2.2.2 – Tời xây dựng Tời xây dựng được dùng trong lắp ráp thiết bị và kết cấu xây dựng, dùng để vận chuyển các hàng nặng trên công trường xây dựng hoặc là một bộ phận của cần trục, thang nâng và các máy xây dựng khác. Theo công dụng có các loại tời nâng (dùng để nâng vật) và tời kéo (dùng để vận chuyển theo phương ngang). Theo nguồn dẫn động có tời dẫn động bằng tay và tời dẫn động bằng máy. Theo số tang có tời một tang, tời nhiều tang và tời với puly dẫn cáp bằng ma sát. 1 - Tời dẫn động bằng tay Tời dẫn động bằng tay thường được chế tạo với lực kéo của cáp 5  80kN và dung lượng cáp trên tang 50  200m. Sơ đồ động của loại tời quay tay dùng trong lắp ráp như hình vẽ. Tời gồm tang cuốn cáp 1, các cặp bánh răng truyền động 3 và khung tời 2 được hàn từ thép tấm và tấm hình. Nâng, hạ vật bằng cách quay tay quay 6. Trên trục dẫn động có hai bánh răng có thể dịch chuyển dọc trục 5 để thay đổi tỷ số truyền. Khi nâng vật nặng thì dùng bánh răng nhỏ còn khi nâng vật nhẹ dùng bánh răng lớn để tăng tốc độ. Để đảm bảo an toàn, tời được trang bị phanh tự động có mặt ma sát tách rời 4 (nguyên lý hoạt động giống như phanh trong kích thanh răng). Phanh được đặt trên trục thứ hai của bộ truyền để có thể sang số khi nâng vật. Vật nâng chỉ có thể hạ được khi quay tay quay 6 theo chiều hạ. Tay quay được đặt ở cả hai đầu của trục dẫn động để đảm bảo cho một, hai hoặc bốn người có thể làm việc đồng thời. Mô men trên trục tang để cuốn cáp là: M1 = Md . i .  , N Trong đó : i,  - tỷ số truyền và hiệu suất của bộ truyền. Md = k.n.P.l - mômen dẫn động do quay tay. P, l - lực quay của một người và cánh tay đòn của tay quay, khi làm việc ngắn hạn (< 5 ph) với tay đòn l = 400mm; thì lực tính toán P = 200N; n - số người làm việc đồng thời. k - hệ số làm việc không đều, một người k = 1; hai người k = 0,8; bốn người k = 0,7. 5 4 6 P l Md 6 3 2 Mt 26 1
25. Hình 2.3: Tời dẫn động bằng tay 1- Tang cuốn cáp; 2- Khung tời; 3- Cặp bánh răng truyền động 4- Ly hợp; 5- Cặp bánh răng di chuyển dọc trục; 6- Tay quay 2.2.2.2 - Tời dẫn động bằng máy Theo liên kết động học giữa động cơ và tang cuốn cáp, tời dẫn động máy được chia thành hai loại: Tời điện đảo chiều và Tời với khớp ma sá . Tời điện đảo chiều được dẫn động bằng động cơ điện và có liên kết cứng với tang cuốn cáp. Tời với khớp ma sát được dẫn động bằng động cơ điện hoặc động cơ đốt trong và liên kết với tang cuốn cáp bằng khớp ma sát. Tời điện đảo chiều Tời điện dảo chiều gồm động cơ điện 1, khớp nối đàn hồi 2, phanh 3, hộp giảm tốc 4 và tang cuốn cáp 5. Các bộ phận của tời đặt trên bệ bằng thép hàn và cố định bằng Bulông. 5 a c c v S Q n v t D l M 4 1 3 2 Hình 2.3: Tời dẫn động bằng máy 1- Động cơ điện; 2- Khớp đàn hồi; 3- Phanh; 4- Hộp giảm tốc; 5- Tang cuốn cáp Tời điện đảo chiều thường được chế tạo với lực kéo của cáp 3.2  125kN, tốc độ cáp 0.1  0.5m/s và dung lựơng cáp trên tang 80  800m. Khi kết hợp với pa lăng cáp, chúng có thể nâng hàng nặng và dùng trong công việc lắp ráp. Tời điện đảo chiều cũng thường được sử dụng làm cơ cấu dẫn động của cần trục, thang nâng và các máy xây dựng khác. Động cơ điện thường dùng loại động cơ điện xoay chiều với rô to dây cuốn hoặc lồng sóc; việc đảo chiều quay của tang được thực hiện bằng cách đảo chiều quay của động cơ điện. Tời điện đảo chiều được trang bị phanh hai má loại thường đóng. Bánh phanh là nửa khớp nối đàn hồi và đặt trên 27
26. trục vào của hộp giảm tốc. Lực đóng phanh là lực nén lò xo còn mở phanh do nam châm điện từ hoặc cần đẩy thuỷ lực (phanh mở đồng thời với động cơ và đóng khi tắt động cơ hoặc mất điện). Để tăng tốc độ khi hạ vật nhẹ, một số tời sử dụng phanh hai má có thêm bộ phận ở phanh bằng bàn đạp. Khi đạp chân lên bàn đạp, phanh mở và hạ vật xuống do trọng lượng của nó. Lực kéo của tời chính là lực căng của nhánh cáp cuốn lên tang Sc. Khi trọng lượng vật nâng là Q, N tời kết hợp với palăng cáp có bội suất là a thì: Qq Sc = r , N a p Trong đó: q - trọng lượng thiết bị mang vật, N p - hiệu suất của palăng cáp  , r - hiệu suất của pu ly đổi hướng cáp và số puly đổi hướng cáp ngoài palăng. Cáp thép được chọn theo lực kéo đứt cáp Sđ = Sc . n với hệ số an toàn n = 5; 5.5; 6 cho chế độ làm việc nhẹ, trung bình, nặng. Đường kính nhỏ nhất cho phép của tang cuốn cáp được tính từ đường kính cáp dc theo công thức Dt = e . dc với hệ số e=16; 18 và 20 cho chế độ làm việc nhẹ ; trung bình và nặng. Chiều dài làm việc của cáp cuốn lên tang Lc = H.a + (1,5 2). .(Dt + dc), m Trong đó : H - chiều cao nâng vật a - bội suất palăng cáp Chiều dài làm việc của tang cuốn một lớp cáp, mặt tang có xẻ rãnh xác định theo công thức: Lt. l = , m ()Ddtc Trong đó: t = dc + (23) mm - bước cáp, đối với tang trơn t = dc. Chiều dài làm việc của tang trơn cuốn m lớp cáp (m<6) xác định theo công thức: Ld. l = c , m (mDtc md . ) Tốc độ của cáp cuốn lên tang vc được tính từ tốc độ nâng vật theo công thức vc = a.vn , vn - tốc độ nâng vật cho trước. Công suất động cơ xác định theo lực căng cáp cuốn lên tang Sc, N và tốc độ cáp vc (m/s) với hiệu suất chung của cơ cấu c. Svcc. Nđc = , kW 1000c Động cơ được chọn theo công suất tính được và chế độ làm việc đã cho của tời . Tốc độ quay của tang được xác định theo công thức: 60vc nt = , vg/ph .Dtb Trong đó Dtb = Dt +m.dc - đường kính trung bình của cáp cuốn trên tang với m là số lớp cáp trên tang, m; tốc độ cáp tính theo m/s . 28
27. Tỷ số truyền của hộp giảm tốc : n i = dc , nt Trong đó: nđc - tốc độ quay của động cơ điện đã chọn, vg/ph Phanh được chọn theo mômen phanh tính toán: gt Mph = kt.Mt , Nm i Trong đó: kt - hệ số an toàn phanh, kt =1.5; 1.75 và 2 ứng với các chế độ làm việc nhẹ, trung bình và nặng. Mt = Sc.Dtb - mômen tải trên tang, Nm gt - hiệu suất của hộp giảm tốc Phanh sẽ có độ bền lâu cần thiết nếu áp lực riêng của má phanh lên bánh phanh nhỏ hơn giá trị cho phép đối với vật liệu làm má và bánh phanh . 2.3 – Các loại máy trục Cần trục là loại máy nâng hoạt động có chu kỳ, dùng để nâng hạ hàng theo phương đứng, di chuyển hàng theo quĩ đạo nhất định và hạ hàng theo các phương khác nhau. Trong các công trình thi công, cần trục được sử dụng rất phổ biến để lắp ráp các cấu kiện xây dựng. Trong công tác sửa chữa và gia cố nền, cần trục được dùng để tháo, lắp các chi tiết hoặc gá cấu kiện có tải nâng khác nhau - Theo công dụng có thể chia cần trục thành các nhóm sau : + Cần trục nhỏ, cố định có tải nâng từ 0.3  3.2T tiêu biểu là các cần trục cố định, dựa tường, cần trục thiếu nhi + Cần trục di động vạn năng với tải nâng vừa và lớn thường từ 5T, 6T, 7T, 10T, 12T, 15T, 16T, 25T, 40T, 63T, 100T và 160T có bộ di chuyển bánh lốp, bánh xích hoặc bánh sắt lăn trên ray . Điển hình của nhóm cần trục này là các loại: - Cần trục đặt trên ôtô có tính cơ động cao, phạm vi sử dụng rất rộng rãi, tốc độ di chuyển lớn. Có thể di chuyển từ nơi này đến nơi khác nhanh chóng. Loại cần trục ôtô được sử dụng rất phù hợp trong điều kiện cần xếp, dỡ hoặc lắp ráp cấu kiện không liên tục. - Cần trục di chuyển bánh xích, tuy có tốc độ di chuyển thấp nhưng có thể phục vụ ở những nơi có nền đất yếu. - Cần trục tháp hoạt động trên các đường ray được đặt sẵn tại các công trường thi công, nó có ưu điểm là chiều cao nâng và tầm với lớn, loại này được sử dụng rộng rãi trong công tác xây dựng nhà ở dân dụng và xây dựng công nghiệp. - Cần trục hải cảng được sử dụng trong các bến cảng sông và cảng biển tiêu biểu cho loại này là cần trục chân đế. - Cần trục nổi được đặt trên các bệ nổi như xà lan, phao nổi. Nó hoạt động chủ yếu trên sông biển, và làm nhiệm vụ cẩu hàng từ xà lan, hầm tầu lên bờ. - Cổng trục và cầu trục được sử dụng rộng rãi để xếp dỡ trong các nhà kho và bến bãi, hoặc trong các phân xưởng của nhà máy sửa chữa lớn Đặc trưng của chúng là cũng có bộ di chuyển bánh sắt lăn trên ray tạm và cần là dạng kết cấu kiểu chữ U hoặc kiểu cầu di động. 29
28. Tải trọng nâng của các loại cần trục di động vạn năng là một giá trị thay đổi, nó phụ thuộc vào tầm với của móc câu. Trong xây dựng, người ta thường sử dụng các loại cần trục có tải trọng nâng đến 160T. ở các loại cần trục lớn, thường chỉ sử dụng móc câu, còn ở loại có tải trọng nâng vừa, đến 25T, người ta có thể vưà sử dụng móc câu, vừa sử dụng cả gầu ngoạm. Theo hệ thống truyền động chia thành: - Truyền động cơ học - Truyền động thuỷ lực - Truyền động điện - Truyền động kết hợp: Cơ - thuỷ lực - điện và điện thuỷ lực; ngày nay thường sử dụng truyền động kết hợp. Vì điều kiện, khuôn khổ cuốn giáo trình có hạn nên chúng tôi chỉ đề cập đến hai loại Cần trục đó là Cần trục kiểu cầu mà cụ thể trong cần trục kiểu cầu chúng tôi chỉ đề cập đến loại “ Cổng trục " và cần trục tự hành cụ thể là: "cần trục ôtô ". 2.3.1- Cổng trục Cổng trục di động, người ta thường gọi là cần trục chữ U hoặc cần trục " Long môn " . Cổng trục được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng: Nhà ở, trạm thuỷ điện, thuỷ lợi, cầu cống và xếp dỡ hàng hoá ở các sân bãi, bến cảng nhà ga Cũng như mọi cần trục khác, các cơ cấu trong cổng trục được trang bị các động cơ điện riêng biệt, kể cả cơ cấu di chuyển toàn bộ cổng trục. Tải trọng nâng của cổng trục nằm trong khoảng từ 1-500tấn . Đối với các cổng trục có tải trọng nâng từ 5-50T, và khi khẩu độ của cầu dài trên 30m thì một chân cổng được nối khớp cầu gọi là "chân mềm" để bù trừ độ dãn dài do nhiệt độ môi trường của cầu sinh ra, còn chân kia gọi là "chân cứng". Ngoài ra cổng trục cũng có thể có 1 hoặc 2 côngxon thò ra ở hai phía đầu, dùng loại này để bốc dỡ hàng bằng gầu ngoạm, người ta thường gọi là cầu chuyển tải. Tải trọng nâng cuả các cầu chuyển tải thường từ 15-30T, chiều dài của cầu kể cả phần côngxon là 130m, với tốc độ nâng của gầu ngoạm đến 1m/s; còn tốc độ di chuyển xe con đế 3m/s. Cổng trục có hai loại: cổng trục có công dụng chung và cổng trục dùng để lắp ráp. Cổng trục có công dụng chung được chế tạo với tải trọng nâng nhỏ và chủ yếu dùng trong công tác xếp dỡ. Cổng trục dùng để lắp ráp có tải trọng nâng đến 500T. Như vậy ngoài tải trọng nâng, các thông số cơ bản khác của cổng trục là: chiều cao nâng, khẩu độ nâng, khẩu độ dầm và các tốc độ nâng vật, di chuyển xe con, di chuyển cổng trục. 30
29. Hình 2.4: Cổng trục tải trọng nâng 100t a- Sơ đồ kết cấu; b- Sơ đồ mắc cáp cơ cấu di chuyển xe con; c- Sơ đồ mắc cáp cơ cấu nâng 1- Tời điện đảo chiều; 2- Dầm cầu; 3- Xe con nâng vật; 4- Palăng nâng vật; 5- Dầm đỡ móc treo; 6- Ca bin điều khiển; 7- Chân cổng; 8- Xe con di chuyển cổng trục; 9- Palăng điện (phụ); 10, 13- Tời nâng vật; 11, 12- Tời hạ vật Kết cấu thép của cổng trục gồm dầm cầu 2 và các chân cổng 7 (hình 2.4), xe con nâng vật 3 chạy dọc theo dầm cầu nhờ cáp kéo. Các chân cổng tựa trên các xe con di chuyển cổng trục 8 chạy trên ray. Dầm cầu của cổng trục có tải trọng nâng đến 5T thường là dầm hộp hoặc giàn 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 phía dưới dầm cầu. Tuỳ theo yêu cầu công nghệ mà dầm cầu có thể không có côngxôn hoặc có côngxon ở một hay cả hai đầu. Chiều dài côngxon có thể đạt tới 25-30% chiều dài của khẩu độ dầm (khoảng cách theo phương ngang giữa các đường ray di chuyển cổng trục). Nếu khẩu độ 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 chấn 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 2.4b). 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 ở hình 2.4c. Tốc độ nâng hạ vật có thể được điều 31
30. 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 di chuyển xe con được đặt trên các chân cổng hoặc trên các thanh giằng cứng của chân cổng. Điều khiển cổng trục từ ca bin 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 cuả thiết bị đo gió trên cần trục. Sơ đồ kết cấu của cổng trục cho ở hình 2.4 được sử dụng để lắp ráp các thiết bị và cấu kiện có trọng lượng lớn trên các công trường xây dựng công nghiệp. Cần trục có tải trọng nâng của móc treo chính 100t, tải trọng của móc treo phụ 10t, khẩu độ dầm 31m, chiều cao nâng 37,5m và trọng lượng bản thân cổng trục 225t. Mỗi xe con di chuyển cổng trục chạy trên hai ray đặt song song. 2.3.2- Cần trục ôtô Cần trục ôtô là loại cần trục tự hành nó thường được chế tạo với tải trọng nâng 4-16 tấn. Phần quay của cần trục được lắp trên khung gầm của ôtô hai hoặc ba cầu. Tất cả các cơ cấu của cần trục được dẫn động từ động cơ của ôtô. Tuỳ theo tải trọng của vật nâng và tầm với mà cần trục có thể làm việc với các chân tực hoặc không có các chân tựa (theo đặc tính kỹ thuật trong lý lịch máy). Cần trục có thể di chuyển với tải trọng nhỏ, tốc độ di chuyển đến 5km/h trong phạm vi công trường và cần của cần trục nằm dọc theo hướng di chuyển (cần quay về phía sau), vật nâng cách mặt đất không quá 0,5m. Cần trục ôtô với dẫn động riêng bằng truyền động thuỷ lực hoặc điện có sơ đồ truyền động đơn giản hơn, có độ tin cậy cao hơn, điều khiển dễ dàng, đảm bảo khả năng điều chỉnh tốc độ các chuyển động của cần trục ở phạm vi rộng. Trên hình 2.5 Là hình chung của loại cần trục ôtô dẫn động thuỷ lực. Cần 1 kiểu ăngten, gồm các đoạn cần hộp cố định và di động lồng vào nhau; đoạn cần di động dịch chuyển được để tăng hoặc giảm chiều dài cần nhờ xilanh thuỷ lực tác dụng hai chiều 2. Để tăng khoảng không phục vụ của cần trục, trên đầu của đoạn cần di động có cần "mỏ vịt " với các chiều dài khác nhau và góc nghiêng khác nhau. Thay đổi tầm với của cần trục bằng nâng hạ cần nhờ hai xilanh lắp song song 3 có khoá thuỷ lực để định vị trí của cần có tầm với cho trước. Cơ cấu nâng hạ vật gồm động cơ thuỷ lực 10, hộp giảm tốc 8, tang 9 và phanh (loại thường đóng) đặt trên trục động cơ. Cơ cấu quay 7 gồm động cơ thuỷ lực 6, hộp giảm tốc 4, phanh 5; trên trục ra của hộp giảm tốc có lắp bánh răng con ăn khớp với vành răng lớn cố định của vòng tưạ quay . Động cơ của máy cơ sở 14 truyền mômen xoắn để quay bơm 11 qua hộp số 13 và hộp chia công suất 12. Chất lỏng có áp, qua hệ thống đường ống và các van điều khiển, được đưa đến các cơ cấu (động cơ hoặc xilanh thuỷ lực) để thực hiện các chuyển động cần thiết. Hệ thống dẫn động và điều khiển cho phép kết hợp đồng thời các chuyển động: nâng hạ vật và nâng hạ cần; nâng hạ vật và quay; nâng hạ vật và thay đổi chiều dài cần (Kéo dài hoặc rút ngắn); nâng hạ cần và quay, thay đổi chiều dài cần. 32
31. Hình 2.5: Cần trục ôtô dẫn động thuỷ lực 1- Cần; 2- Xilanh thuỷ lực để tăng giảm chiều dài cần; 3- Xi lanh nâng hạ cần; 4, 8- Hộp giảm tốc; 5- Phanh; 6, 10- Động cơ thuỷ lực; 7- Cơ cấu quay; 9- Tời nâng hàng; 11- Bơm thuỷ lực 12- Hộp chia công suất; 13- Hộp số;14- Cabin 2.4 - Qui phạm về an toàn trong sử dụng máy nâng Tiêu chuẩn Việt Nam về Qui phạm kỹ thuật an toàn thiết bị nâng TCVN- 4244-86 đã qui định rõ ràng: Máy nâng được đưa vào sử dụng, khai thác 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). Tài liệu kỹ thuật của máy nâng gồm: lý lịch máy; tài liệu hướng dẫn lắp dựng và sử dụng loại máy nâng. Trong lý lịch máy phải ghi rõ toàn bộ đặc tính kỹ thuật của máy, của các cơ cấu, các thiết bị an toàn, sơ đồ dẫn động các cơ cấu, sơ đồ điện và các bản vẽ chính. 33
32. Hàng năm phải tiến hành kiểm tra, thử tải từng phần đối với cần trục, và 3 năm một lần, phải tiến hành kiểm tra,thử tải toàn phần. Thử tải toàn phần bao gồm: Xem xét, kiểm tra, thử tải tĩnh và thử tải động. Ngoài ra còn phải kiểm tra trạng thái kết cấu thép, kiểm tra các mối hàn, móc treo, cáp và puly Việc thử tải tĩnh nhằm mục đích kiểm tra bền và tính ổn định của cần trục. Khi thử tải tĩnh lần đầu hoặc sau khi lắp dựng, đại tu hoặc thay đổi kết cấu, cần trục được thử với tải trọng vượt quá 25% so với tải trọng danh nghĩa. Tải trọng đem thử sẽ được nhấc lên cao 100-200mm và giữ nguyên trong 10ph. Mọi chi tiết của cần trục sau khi thử tải tĩnh không được biến dạng. Thử tải động nhằm mục đích kiểm tra sự làm việc của cơ cấu, của các phanh với tải trọng làm việc lớn nhất, hoặc vượt quá 10% so với tải trọng danh nghĩa. Khi tiến hành thử tải động, cần trục được thử với tất cả các chuyển động như: Nâng, hạ quay, thay đổi tầm với, phanh và mỗi chuyển động thực hiện ít nhất là 3 lần. Kết quả thử tải phải được ghi vào lý lịch máy, trong đó có ghi rõ ngày, tháng, năm của đợt thử tải. Thử tải ngoài định kỳ còn được tiến hành khi cần trục mới lắp dựng xong, mới đi đại tu, hoặc mới thay đổi về kết cấu, về chằng buộc và móc treo Khi sử dụng cần trục, phải tuân theo những qui phạm về an toàn chủ yếu sau: - Phải đảm bảo chế độ kiểm tra, chăm sóc và bảo dưỡng theo đúng chỉ dẫn của nhà máy chế tạo. Cán bộ kỹ thuật, quản lý thi công là người chịu trách nhiệm về tình trạng kỹ thuật của máy. - Người lái phải nắm vững đặc tính kỹ thuật, chức năng của cần trục và thao tác thuần thục đúng theo hướng dẫn trong lý lịch máy. - Cần trục chỉ được phép nâng những vật có trọng lượng không lớn hơn tải trọng danh nghĩa của cần trục, đối với cần trục kiểu cần thì mômen tải trọng không được vượt quá giá trị cho phép. Trong tài liệu kỹ thuật của cần trục phải ghi rõ ràng, chính xác tải trọng nâng cùng các thông số khác và ngày tháng phải tiến hành kiểm tra, thử tải tiếp theo. - Các cáp chằng vật nâng phải được tính toán chính xác, buộc đúng kỹ thuật và phải được thử tải có ghi rõ thời hạn sử dụng chúng. Không nối cáp để tăng chiều dài. - Phải thống nhất chính xác các tín hiệu liên lạc giữa người lái và người lắp ráp trực tiếp. - Cần trục tự hành khi làm việc phải được đứng vững trên các chân tựa trên nền cứng. - Không được phép đặt cần trục làm việc ở những nơi mà nền đường không đủ độ cứng, độ dốc lớn hơn mức cho phép và nơi đất lở. - Khi nâng vật, đầu tiên phải nâng lên 200-300mm để kiểm tra cách buộc hàng và độ tin cậy của phanh. Không được chuyển hàng qua nơi có người đi lại, trong phạm vi làm việc của cần trục cần có biển báo và cấm người qua lại. Không được cẩu hàng lên ôtô, toa tàu khi trong đó có người. 34
33. - Không để vật nâng ở trạng thái treo khi giải lao hoặc hết giờ làm việc. Không kéo lê vật nâng trên mặt đất bằng móc treo. Khi hết giờ làm việc mọi cơ cấu phải được ngắt khỏi nguồn điện. Ngoài những điểm chung nói trên, cần phải tuân theo các qui phạm an toàn khác nằm trong qui phạm an toàn của từng loại máy nâng cụ thể mà TCVN đã qui định . Câu hỏi ôn tập chương 2 1 - Nêu công dụng và cách phân loại máy nâng. 2 - Nêu cấu tạo và nguyên lý làm việc của kích thuỷ lực. 3 - Nêu cấu tạo và nguyên lý làm việc của cổng trục (cần trục long môn). 4 - Các qui tắc an toàn khi sử dụng máy nâng. Chương 3 MÁY LÀM ĐẤT 3.1 - ý nghĩa của công tác làm đất và phân loại máy làm đất Công tác làm đất là một trong những thành phần của phần lớn các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, công trình giao thông, thuỷ lợi Đó là một công việc nặng nhọc và chiếm khối lượng lớn: 1m3 công trình công nghiệp thường phải có 1.5  2m3 công làm đất, hay 1m3 công trình dân dụng có 0.5m3 công làm đất, hoặc 1Km đường ôtô cần từ 10m3  20000m3 đất Trong các công trình đó đất là đối tượng thi công với những mục đích và phương pháp rất khác nhau, nhưng xét cho kỹ ta có thể thu gọn trong các khâu sau: đào, vận chuyển, đắp, san bằng và đầm lèn. Giá thành công làm đất chiếm tới 10  15% tổng giá thành công trình xây dựng. Vì vậy công việc cơ giới hoá công tác làm đất ngày càng được đẩy mạnh ở nước ta, nhằm đảm bảo được: - Chất lượng công trình - Rút ngắn thời gian thi công - Hạ giá thành công trình - Giảm nhẹ sức lao động của con người Phần lớn bộ công tác của máy làm đất vừa làm nhiệm vụ đào phá đất vừa làm nhiệm vụ di chuyển đất. Việc san và đầm lèn để giảm thể tích và tăng khối lợng riêng (tỷ trọng) của đất thường sử dụng máy chuyên dùng và một phần có thể nhờ chính trọng lượng bản thân máy đào chuyển đất trong quá trình làm việc. M¸y lµm ®Êt Theo phu¬ng ph¸p c¬ häc Theo phu¬ng ph¸p thuû lôc M¸y vµ thiÕt bÞ M¸y lµm c«ng t¸c chuÈn bÞ M¸y ®µo M¸y ®µo vËn chuyÓn ®Êt M¸y vµ thiÕt bÞ ®Çm lÌn thi c«ng ®Êt b»ng phu¬ng ph¸p thuû lôc M¸y M¸y M¸y M¸y M¸y M¸y M¸y M¸y M¸y §Çm §Çm §Çm Sóng TÇu 35 xíi cua bÈy ñi san c¹p san ®µo ®µo xung tÜnh rung phun hót c©y ®¸ b¨ng mét nhiÒu ®éng nuíc bïn héc t¶i gÇu gÇu
34. Hình 3.1: Phân loại máy làm đất Có nhiều cách để phân loại máy xây dựng, nhưng chủ yếu người ta thường phân theo công dụng của chúng. Trong xây dựng thường sử dụng những loại máy làm đất sau: + Máy đào đất: có máy đào một gầu hay máy đào nhiều gầu; dùng để đào, xúc đất đổ vào phương tiện vận chuyển hoặc đổ thành đống. + Máy đào chuyển: là những máy đào đất rồi gom lại thành đống hay chuyển đi và san thành từng lớp. + Máy đầm đất: dùng để lèn chặt đất + Thiết bị khai thác đất bằng phương pháp thuỷ lực: dùng dòng nước có áp suất lớn để làm sói lở đất, dùng bơm để hút đất lẫn nước đẩy vào đường ống và chuyển tới nơi đổ. + Máy làm công tác chuẩn bị hay phụ trợ như: máy xới tơi đất, máy dọn mặt bằng, máy nhổ rễ cây 3.2 - Tính chất cơ lý của đất - khái niệm về lực cản khi đào và cắt đất Tính chất vật lý, cơ học, thành phần cấp phối (độ hạt) của đất có ảnh hưởng lớn tới quá trình làm việc của máy làm đất. 3.2.1 - Tính chất vật lý - Khối lượng riêng của đất  : có ảnh hưởng lớn đến quá trình làm việc của máy như: làm tăng lực cản ma sát . Người ta chia thành : + Đất nhẹ:  = 1,6 t/m3 + Đất nhẹ:  = 1,7 t/m3 + Đất nhẹ:  = 1,8 t/m3 - Độ ẩm: là lượng nước chứa trong đất tính theo phần trăn của trọng lượng , được cân trước và sau khi sấy khô mẫu đất. Độ ẩm ảnh hưởng đáng kể đến lực cản cắt đất và quá trình đầm chặt. - Khả năng thấm nước: là khả năng để nước thấm qua nền đất, nó phụ thuộc vào kích thước của các hạt cấu thành nền đất. 3.2.2 - Tính chất cơ học Là những yếu tố gây ra sức cản khi có ngoại lực tác dụng làm ảnh hưởng đáng kể đến quá trình làm việc của máy. Những tính chất cơ học chủ yếu của đất là: - Tính dẻo: là khả năng dữ lại biến dạng do ngoại lực tác dụng và sau khi thôi tác dụng. Nếu độ ẩm trong đất tăng lên thì không những chỉ có biến dạng mà nó còn xuất hiện trạng thái trượt. 36
35. - Tính liên kết: tức là khả năng chống đỡ sự phân hạt dưới tác dụng của ngoại lực. Đất có độ liên kết cao là đất sét ngược lại là đất cát khô. - Độ tơi xốp: là độ tăng thể tích của đất sau khi bị đào xới. Độ tơi được xác diịnh bằng hệ số ktx, là tỷ số khối đất V1 sau khi bị đào xới với thể tích trước khi bị đào xới V0: ktx = V1/V0 Đất nhẹ ktx = 1.2 Đất vừa ktx = 1.3 Đất nặng (chặt) ktx = 1.75 - Độ lún: xuất hiện khi bề mặt tỳ của máy trên nền đất thấp hơn xung quanh . - Ma sát: được đặc trưng bằng hệ số ma sát, có hai loại: + Ma sát trong: là ma sát giữa các phần tử của đất khi có sự dịch chuyển tương đối với nhau (hệ số ma sát giữa đất và đất). + Ma sát ngoài: là ma sát giữa đất với các vật thể khác như kim loại của bộ công tác. Hệ số ma sát trong  của đất nhẹ là 0.9, của đất vừa 0.5, của đất nặng (chặt) là 0.3 - Lực cản khi cắt và đào đất là tính chất cơ học quan trọng nhất, nó ảnh hưởng quyết định đến năng suất làm việc của máy. Người ta phân biệt thành: + Lực cản khi đào đất: bao gồm các lực cản cắt đất và các lực cản khác do khối đất tích lại trước lưỡi cắt gây ra. + Lực cản khi cắt đất: chỉ bao gồm lực cản khi đã cắt đất thành phoi tách ra. 3.3 - Máy xúc một gầu Máy xúc một gầu là một trong những loại máy chủ đạo trong công tác làm đất nói riêng và trong công tác xây dựng nói chung. Máy xúc thường làm nhiệm vụ khai thác đất và đổ vào phương tiện vận chuyển, hoặc chúng có thể tự vừa đáo vừa vận chuyển trong phạm vi cự ly ngắn. Nó đảm nhiệm khoảng 50-70% khối lượng công tác đào xúc đất. Trong các công trình xây dựng đường, đê đập, thuỷ điện máy xúc một gầu được liệt vào loại máy quan trọng nhất. Máy xúc một gầu là loại máy làm việc theo chu kỳ bao gồm các nguyên công đào tích đất vào gầu, nâng lên và đổ vào phương tiện vận chuyển hoặc đổ thành đống. Ngoài chức năng đào xúc đất, khi thay đổi các bộ công tác trên máy cơ sở có thể thực hiện nhiều chức năng của các máy khác như cần trục, búa đóng cọc Có nhiều cách phân loại máy xúc một gầu nhưng người ta thường phân theo các loại sau: - Theo hình dáng bộ công tác: có máy đào gầu ngửa, máy đào gầu sấp, máy đào gầu ngoạm, máy đào gầu quăng (gầu dây), máy đào gầu bào. - Theo cơ cấu di chuyển: máy xúc bánh lốp, bánh xích, bánh sắt (di chuyển trên ray) di chuyển bằng cơ cấu tự bước, máy đào đặt trên phao nổi. - Theo hệ dẫn động: máy xúc dẫn động bằng cơ khí, thuỷ lực hoặc kết hợp giữa cơ khí và thuỷ lực hoặc cơ khí và khí nén. Hiện nay hầu hết các máy xúc có dung tích gầu nhỏ hoặc trung bình đều được dẫn động bằng thuỷ lực. 37
36. Vì điều kiện cuốn giáo trình có hạn nên ở đây chúng tôi chỉ đề cập đến hai loại máy xúc thường được sử dụng trong các công trình giao thông đặc biệt là trong thi công cầu đường. 3.3.1 - Máy đào một gầu với kiểu truyền động cơ học (cáp) Máy xúc gầu ngửa (hay gầu thuận) thường dùng để đào đất, đá ở mức cao hơn mặt bằng máy đứng, phục vụ trong việc khai thác đất, đá tơi, cát, xúc các vật liệu rời Trong xây dựng thường sử dụng loại máy đào loại này có dung tích gầu từ 0.15  3.2m3. Sơ đồ cấu tạo của máy được thể hiện ở hình 3.1b. Hình 3.2: Máy đào một gầu với truyền động cơ học a- Máy đào một gầu lắp gầu ngược; b- Máy đào một gầu lắp gầu thuận 1- Bộ di chuyển; 2- Toa quay; 3- Gầu; 4- Tay gầu; 5- Cần; 6- Cáp cần; 7- Cáp gầu Máy đào gầu ngược (hay gầu sấp): Máy được dùng để đào rãnh, hố, đất ở mức thấp hơn nền đường của máy, sự hoạt động phức tạp hơn so với máy đào gầu thuận. Sơ đồ cấu tạo của máy thể hiện ở hình 3.1a. 3.3.2. Máy đào một gầu truyền động thuỷ lực 1- Máy đào gầu thuận dẫn động bằng thuỷ lực Các bộ phận của máy xúc thuỷ lực quay toàn vòng (Hình 3.2) liên kết với nhau và với toa quay 2, khớp bản lề, vị trí của cần 6 so với toa quay và của tay gầu 5 so với cần được điều chỉnh bằng các xilanh thuỷ lực 7 và 9. Gầu được dỡ tải theo phương án khi mở đáy gầu 4 bằng xilanh thuỷ lực 8. 7 5 6 8 4 38 9
37. Hình 3.3: Máy đào một gầu (Gầu thuận) truyền động thuỷ lực 1- Bộ di chuyển; 2- Toa quay và thiết bị động lực; 3- Gầu; 4- Đáy gầu; 5- Tay gầu; 6- Cần; 7- Xilanh co duỗi tay gầu; 8- Xilanh gầu; 9- Xilanh nâng cần Cấu trúc của một chu kỳ làm việc của máy xúc gầu ngửa điều khiển bằng xilanh thuỷ lực cũng tương tự như điều khiển bằng cơ khí nhưng các thao tác đơn giản hơn. Cơ cấu quay của máy xúc thuỷ lực thường dùng động cơ thuỷ lực mômen cao hoặc mômen thấp để dẫn động; động cơ thuỷ lực mômen cao đảm bảo mô men xoắn ở trục ra đủ lớn để trực tiếp dẫn động bánh răng di động ăn khớp với vành răng; dùng loại này cho cơ cấu quay là hợp lý và có góc quay bất kỳ, điều chỉnh được mômen xoắn và tốc độ quay, kết cấu gọn, làm việc tin cậy. 2 -Máy xúc gầu sấp (gầu ngược) Máy xúc gầu sấp thường dùng để đào rãnh, kênh, mương, hố móng nơi mà đất đào thấp hơn mặt bằng máy đứng. Máy xúc thuỷ lực gầu sấp được sử dụng rộng rãi hơn so với máy xúc gầu ngửa. Việc bố trí xilanh thuỷ lực với bộ công tác của máy xúc gầu sấp có nhiều loại khác nhau nhưng phổ biến nhất là sơ đồ bốn khâu. Cần thường được chế tạo thành hai đoạn: đọan gốc và đoạn nối dài, chúng liên kết với nhau bằng khớp và thanh, vị trí của thanh này có thể thay đổi do đó có thể thay đổi chiều dài cần. Để điều khiển cần, tay gầu và gầu có các xilanh 5,7 và 9. 39
38. Hình 3.4: Máy đào một gầu (gầu ngược) truyền động thuỷ lực 1- Bộ di chuyển; 2- Toa quay và thiết bị động lực; 3- Gầu; 4- Đáy gầu; 5- Xilanh gầu; 6- Tay gầu; 7- Xilanh co duỗi tay gầu; 8- Cần; 9- Xilanh nâng cần Nguyên lý làm việc: Rút xilanh gầu 5 và xilanh tay gầu 7, tay gầu 6 quay ngược chiều kim đồng hồ. Cần 8 cùng với tay gầu 6 đưa gầu 3 về phía trước và hạ xuống, không chỉ do tác dụng trọng lượng bộ công tác mà còn do lực của xilanh cần. Cho quay gầu về phía máy nhờ xilanh thuỷ lực cần 8 hoặc quay gầu so với tay gầu bằng xilanh thuỷ lực gầu 5, đồng thời nhờ xilanh thuỷ lực cần 8 mà có thể điều khiển được chiều dày phoi cắt. Sau khi gầu đã đầy đất thì gầu được kéo về phía cần hoặc quay quanh tay gầu sao cho đất không bị đổ ra ngoài, bộ công tác được nâng lên khỏi tầng đào nhờ xilanh thuỷ lực cần 8 và quay gầu cùng với toa quay về chỗ đổ. Để đổ đất, người ta điều khiển xilanh gầu 5 và tay gầu 6 để tay gầu duỗi ra và úp xuống, sau đó máy quay về vị trí đào thực hiện chu kỳ làm việc mới. 3.3.3 - Năng suất máy xúc một gầu Năng suất thực tế của máy xúc một gầu được tính theo công thức : ktg 3 Q = 3600. qk d , m /h Tkck. tx Trong đó: q - dung tích gầu , m3 kđ - hệ số làm đầy gầu ktg - hệ số sử dụng máy theo thời gian ktx - hệ số tơi của đất Tck - thời gian của một chu kỳ làm việc, s. Việc lựa chọn máy đào phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như khối lượng và thời hạn thi công , địa bàn thi công Để đảm bảo năng suất cao cần vạch ra sơ đồ công nghệ thi công hợp lý, chọn chế độ làm việc tối ưu cho máy và các yếu tố khai thác kỹ thuật khác , có thể tham khảo cụ thể trong các tài liệu về " Cơ giới hoá thi công " và " Sổ tay máy xây dựng ". 3.4 - Máy đào - chuyển đất Máy đào chuyển đất là những máy trong khi làm việc, vừa di chuyển vừa cắt đất thành từng lớp và mang lượng đất đó tới nơi cần san đổ (hay là những máy được dùng để thực hiện các công việc làm đất). Theo chế độ làm việc có thể chia ra: - Máy đào chuyển làm việc theo chu kỳ (máy ủi, máy cạp, máy san) - Máy đào chuyển đất làm việc liên tục (máy san - chuyển) Theo kết cấu của bộ công tác: loại có gầu, loại có lưỡi cắt. 40
39. Các loại máy ủi, máy cạp, máy san thường được sử dụng nhiều nhờ tính cơ động cao, kết cấu đơn giản, năng suất cao, đặc biệt khi thi công đất nhẹ và vừa. Các loại máy đào chuyển đất sử dụng ít hiệu quả trên nền đất có độ chặt lớn, độ dính kết cao, nền đất có lẫn đá, khoảng cách chuyển đất xa và độ dốc >10%. Tốc độ di chuyển của máy đào chuyển đất chọn theo lực cản khi đào, tuỳ theo cấp đất và đã tự động hoá trên các máy hiện đại. Khi vận chuyển đất có thể tăng tốc độ so với khi đào đặc biệt khi máy chạy không tải, khi quay trở về tầng đào có thể chạy với tốc độ cao nhất tuỳ theo điều kiện đường sá. 3.4.1 - Máy ủi đất 1 - Công dụng - Phân loại Máy ủi đất thường là một loại máy kéo có lắp thiết bị ủi dùng để đào - vận chuyển đất từ cấp I  IV và vận chuyển từ cự ly 60  80m đối với máy ủi di chuyển xích và 100-150m đối với bánh lốp. Máy ủi có thể làm được các công việc như sau: - Làm công việc chuẩn bị cho công trình như nhổ gốc cây, làm sạch hiện trường, bóc bỏ lớp thực vật để khai thác mỏ. - Đào đắp các công trình có độ cao, độ sâu đến 3m - Định hình mặt đường - San bằng bề mặt công trình - Làm phẳng các mái xoải - Vun đống vật liệu xây dựng. Sở dĩ máy ủi có thể làm được các công việc kể trên, vì máy ủi có cấu tạo đơn giản, cho năng suất cao, cơ động và có tính vạn năng trong công tác. + Theo công dụng chia thành: máy ủi có công dụng chung làm được nhiều công việc ở các loại đất khác nhau và máy ủi có công dụng riêng chỉ làm được một số công việc nhất định. + Theo công suất động cơ và lực kéo danh nghĩa, phân máy ủi thành: LOẠI LỰC KÉO ( kN) CÔNG SUẤT (Kw) Rất nhẹ Đến 25 Đến 15-20 Nhẹ 26-75 15.5-60(21-80) Trung bình 80-145 60-108 (81-147 ) Nặng 150-300 150-220(150-300) Rất nặng >300 >200(>300) Ghi chú: Máy ủi di chuyển bánh xích thường phân loại theo lực kéo danh nghĩa, còn máy ủi di chuyển bánh lốp thường phân loại theo công suất động cơ. + Theo bộ di chuyển phân thành máy ủi di chuyển bánh lốp và bánh xích. Hiện nay trên thế giới, người ta sử dụng rộng rãi máy ủi di chuyển bánh lốp vì nó có áp suất thấp, tốc độ di chuyển cao, năng suất lớn hơn máy ủi di chuyển bánh xích từ 1.2  1.5 lần. + Theo hệ thống điều khiển, phân thành máy ủi điều khiển thuỷ lực và máy ủi điều khiển cáp. Máy ủi điều khiển thuỷ lực cho phép ấn sâu cưỡng bức lưỡi ủi 41
40. vào đất, điều này rất quan trọng khi máy phải làm việc ở những nơi đất rắn chắc và máy có công suất nhỏ. + Theo khả năng quay lưỡi ủi, có lưỡi đặt cố định, nối cứng và vuông góc với trục dọc của máy và loại lưỡi ủi quay được liên kết với khung ủi nhờ một khớp cầu và do đó có thể đặt chéo tới 650 về cả hai bên phải và trái so với trục dọc của máy. 2 - Cấu tạo - nguyên lý làm việc của máy a , Cấu tạo Máy ủi thực chất là một máy kéo trên đó có lắp bộ công tác ủi. Bộ công tác này được chế tạo từ kết cấu thép với các mối ghép hàn, các cum máy được liên kết với nhau chủ yếu nhờ khớp xoay. Hình 3.5 thể hiện cấu tạo tổng thể của máy ủi thuỷ lực. Hình 3.5: Máy ủi thuỷ lực 1- Lưỡi ủi; 2, 5- Xilanh thuỷ lực; 3- Khung ủi; 4- Thanh chống xiên Trên bộ công tác ủi, lưỡi ủi là bộ phận chịu lực phức tạp và lớn nhất vì nó phải tiếp xúc trực tiếp với đối tượng thi công. Lưỡi ủi bao gồm hai phần cơ bản là thân lưỡi và lưỡi cắt. Thân lưỡi co thể chế tạo từ thép thường; còn lưỡi cắt có dạng tấm, được chế tạo từ thép hợp kim mangan, gồm ba mảnh rời nhau và chúng được ghép với thân lưỡi bằng các bu lông đầu chìm. Bộ công tác lưỡi ủi được liên kết với máy cơ sở thông qua kết cấu chốt xoay ở chân khung ủi và hệ thống ròng rọc cáp hoặc xi lanh thuỷ lực. Trong máy ủi thường, khung ủi có kết cấu đơn giản và được tách rời làm hai phần giống nhau; còn lưỡi ủi lắp cố định với khung ủi; trong bộ công tác của máy ủi vạn năng thì khung ủi có kết cấu liền khối đối xứng và được nối với khung ủi bằng khớp cầu. 42
41. b, Nguyên lý làm việc của máy ủi: Hạ lưỡi ủi xuống cho lưỡi cắt bập xuống nền đào, cho máy tiến về phía trước, đất sẽ bị cắt bóc thành từng lớp và dần dần tích tụ lại phía trước lưỡi ủi. Khi đất đã tích đầy trước lưỡi ủi và cần vận chuyển khối đất đó đi xa, ta tiến hành điều khiển để nâng lưỡi ủi đến một mức nào đó (nhưng lưỡi ủi chưa thoát khỏi nền đào) với mục đích đào thêm chút ít để bù vào lượng đất đã bị hao hụt khi máy vừa đào vừa vận chuyển. Sau khi đến nơi xả, máy ủi xả đất và quay về nơi đào, chu kỳ mới lại bắt đầu. 3 - Năng suất máy ủi 1 - Khi đào và chuyển đất k2 3 Q = 3600.Vk.k1. , m /h Tck Trong đó: Vk - thể tích khối đất trước lưỡi ủi, tức lượng đất đào chuyển được sau một chu kỳ làm việc; 2 LH. 3 Vk = , m 2 tg 0 ktx L - chiều dài (đôi khi còn gọi là chiều rộng) lưỡi ủi, m H - chiều cao lưỡi ủi, m 0 - góc chảy tự nhiên của đất, độ ktx - hệ số tơi của đất k1 - hệ số sử dụng máy theo thời gian, k1=0.8 0.85 k2 - hệ số phụ thuộc vào địa hình - xuống dốc 0  15%, k2 = 1  2.25 - lên dốc 0  15%; k2 = 1  0.5 Tck - thời gian một chu kỳ làm việc, s l1 l2 l3 Tck = tttsq0 v1 v2 v3 l1, l2, l3 - quãng đường đào, vận chuyển và đi trở về chỗ đào v1, v2, v3 - tốc độ đào, vận chuyển và đi về chỗ đào ts - thời gian sang số (khoảng 5s) t0 - thời gian hạ lưỡi ủi (khoảng 1.5  2.5 s) tq - thời gian quay máy (khoảng 10 s) 2 - Khi máy ủi làm công tác san bằng địa hình 3600.lL .( sin bk ). Q = 1 , m2/h l n() t v q Trong đó: l - quãng đường san, m L - chiều dài lưỡi ủi, m - góc lệch của lưỡi ủi so với trục dọc của máy v - vận tốc san, m/s tq - thời gian quay máy, s k1 - hệ số sử dụng thời gian 43
42. n - số lần máy ủi đi lại một chỗ khi san b - chiều rộng phần trùng lặp giữa hai lần san kế tiếp, b = 0.5m . Năng suất máy ủi phụ thuộc vào nhiều yếu tố, người điều khiển, tình trạng kỹ thuật của máy, cách tổ chức thi công Để nâng cao năng suất cho máy ủi ta có thể vận dụng các biện pháp sau: + Hai máy làm việc song hành, lưỡi ủi cách nhau 0.30  0.50m + Đào và di chuyển tiếp sức + Khi máy làm việc ở nơi có độ dốc thì ủi xuống dốc năng suất sẽ cao hơn so với ủi lên dốc + Đào và tích đất với chiều dày phoi đất thay đổi (theo kiểu hình thang lệch) + Khi san ủi đất nhẹ có thể dùng lưỡi ủi có hai cánh bên hoặc nối dài lưỡi ủi ở hai bên. 3.4.2 - Máy cạp đất 1 - Công dụng - phân loại a - Công dụng: Máy cạp là loại máy đào chuyển đất dùng để khai thác và vận chuyển đất trong các công trình thuỷ lơị, giao thông, công nghiệp Máy cạp có thể làm việc trực tiếp với đất cấp I đến II, đối với đất cứng, trước khi cạp phải xới tơi. Tuỳ theo kích thước thùng cạp, chiều dày phoi cắt lớn nhất có thể đạt được 0.12  0.53 m, còn chiều dày lớp đất rải ở trạng thái tơi thường từ 0.15  0.60 m. Quãng đường vận chuyển hợp lý của máy cạp có thể tới 300 m đối với loại kéo theo. Máy cạp được sử dụng khá rộng rãi, vì nó có tính cơ động cao, bảo dưỡng dễ, vận chuyển đất đi xa không bị hao hụt, năng suất cao, giá thành hạ. Tuy nhiên máy bị hạn chế khi làm việc với đất có lẫn đá, gốc cây, đất cứng, đất dính và ướt; nơi làm việc phải có mặt bằng tương đối phẳng. b - Phân loại : Máy cạp phân loại theo phương pháp làm đầy thùng cạp, phương pháp xả đất, cơ cấu điều khiển và theo mối liên kết với đầu kéo và động cơ dùng cho máy cạp. - Theo phương pháp làm đầy thùng cạp: máy cạp được làm đầy thùng cạp trong khi di chuyển phoi đất tự di chuyển vào thùng và máy cạp được làm đầy thùng cưỡng bức. - Theo phương pháp xả đất: xả tự do, xả nửa cưỡng bức, xả cưỡng bức và xả qua khe hở đáy thùng. - Theo cơ cấu điều khiển có hai loại: loại dùng cáp và loại điều khiển thuỷ lực - Theo cách liên kết giữa bộ công tác và đầu kéo: máy cạp tự hành, máy cạp nửa kéo theo, và máy cạp kéo theo. - Theo dung tích thùng cạp: loại nhỏ có dung tích thùg cạp 18m3. 44
43. Để tăng hiệu quả làm việc đôi khi phải dùng máy kéo đẩy sau máy cạp khi cắt đất nhằm rút ngắn thời gian cắt gom đất vào thùng cạp tức là rút ngắn thời gian một chu kỳ làm việc chung của máy . 2 - Cấu tạo - nguyên lý làm việc a - Cấu tạo : Bộ công tác của máy cạp tự hành điều khiển bằng thuỷ lực gồm thùng cạp 2, cửa đẩy phía sau 5, cửa đậy phía trước 3 và lưỡi cắt 9. Phía sau thùng cạp tỳ lên trục sau và bánh xe 8, phía trước đỡ bởi hai càng, càng kéo có dạng cong phía trước liên kết với đầu kéo 1 qua khớp cầu 4. Khớp cầu 4 cho phép phần kéo theo quay quanh đầu kéo hay trục đỡ trong tất cả các mặt phẳng. Hình 3.6: Máy cạp 1- Máy cơ sở; 2- Thùng cạp; 3- Nắp thùng; 4- Khớp cầu; 5- Tấm chắn phía sau; 6- Cáp đóng mở nắp thùng; 7- Xilanh nâng hạ thùng; 8- Bánh sau; 9- Lưỡi đào b - Chu kỳ làm việc - Cắt đất: thùng cạp hạ xuống, cửa đậy phía trước được nâng lên, lưỡi cắt phía trước đáy thùng được ấn sâu xuống nền đất do trọng lượng bản thân và do xilanh thuỷ lực ấn thùng cạp xuống. Khi máy di chuyển, lưỡi cắt sẽ cắt đất thành phoi đất và phoi đất trượt vào thùng cạp. - Vận chuyển đất: khi thùng cạp đầy đất, thùng được nâng lên , cửa đậy phía trước hạ xuống, đóng lại và máy di chuyển tới nơi xả đất. 45
44. - Xả đất : đất được xả ra trong khi máy di chuyển, tuỳ theo chiều dày lớp đất cần xả mà điều chỉnh khe hở cửa xả và tốc độ di chuyển máy, khi cửa xả nâng lên đất được xả ra. Hiện nay thường dùng loại máy cạp kéo theo với dung tích thùng cạp 19T, 185  225 kW). + Máy san còn phân biệt theo sơ đồ bánh xe của cơ cấu di chuyển bằng các ký hiệu qui ước: A x B x C (trong đó A - số cầu dẫn hướng, B - số cầu chủ động, C - tổng số cầu). Phổ biến hiện nay dùng máy san có sơ đồ 1 x 2 x 3; nhưng cũng 46
45. dùng sơ đồ 1 x 2 x 2 cho máy san loại nhẹ; 2 x 2 x 2 cho máy san loại nặng và 3 x 3 x3 cho máy san siêu nặng. 2 - Sơ đồ kết cấu Máy san tự hành (còn gọi là ôtô san) có cấu tạo phức tạp, bao gồm động cơ, hệ truyền động, khung chính, bộ công tác, bộ di chuyển và hệ thống điều khiển. Hình 3.7: Sơ đồ cấu tạo máy san 1- Đầu máy; 2- Khung chính; 3- Lưỡi san; 4- Cơ cấu điều chỉnh; 5- Khung kéo; 6- Mâm quay; 7- Xilanh nâng hạ lưỡi san; 8- Động cơ thuỷ lực; 9- Khung máy;10- Khớp vạn năng; 11- Bánh trước Bộ phận chính của bộ công tác là lưỡi san 3, qua mâm quay 6 được bắt với khung kéo 5. Khung này nằm dưới khung chính 2 và liên kết với nó ở phía trước bằng khớp vạn năng 10, còn ở phía sau treo vào khung chính bởi xilanh thuỷ lực 7. Xilanh 7 làm việc nâng khung kéo lên cao và làm nghiêng trong mặt đứng. Lưỡi san có thể quay trong mặt phẳng ngang cùng với mâm quay 6. Nhờ vậy có thể quay trong mặt phẳng ngang, có thể lệch sang một bên, để san lấp hố và còn có thể nâng lên cao, nằm nghiêng trong mặt phẳng đứng để bạt taluy đường. Góc cắt của lưỡi san có thể điều chỉnh nhờ cơ cấu điều chỉnh 4. Máy san có thể trang bị thêm thiết bị phụ như lưỡi xới hay lưỡi ủi phía trước. Để điều khiển bộ công tác, dùng hệ thống điều khiển thuỷ lực. Bơm thuỷ lực sẽ cung cấp chất lỏng qua bộ phân phối đến các xilanh điều khiển lưỡi san, răng xới (hay lưỡi ủi) và bánh xe. Tốc độ làm việc khi san của máy 3  8 km/h, còn tốc độ di chuyển của máy có thể đạt tới 45km/h. 3 - Năng suất của máy san Năng suất máy san phụ thuộc vào các thông số cơ bản của nó như: kích thước lưỡi san, công suất động cơ, lực kéo cũng như điều kiện làm việc Năng suất của máy san khi định hình mặt đường có thể xác định: L Q = , Km/h T Trong đó : L - chiều dài quãng đường định hình, km 47
46. T - tổng thời gian để định hình quãng đường đó, h n n 2.(nnt ). T = 2L().1 2 12q , h v1 v2 3600 v1, v2 - tốc độ khi cắt đất san phẳng, km/h n1, n2 - số hành trình cắt đất san phẳng ; 0 tq - thời gian lùi máy (40  50s), hay quay lưỡi san 180 (20  25 s). 3.5 - Máy đầm đất Đầm đất là nguyên công cuối cùng trong công nghệ thi công đất. Đất sau khi được đào đắp để làm nền móng cho các công trình xây dựng, cầu, đường, thuỷ lợi thường không đảm bảo độ lèn chặt cần thiết. Đầm đất làm cho đất được nén chắc lại, khối lượng riêng và độ bền chặt của đất tăng lên để đủ sức chịu tác dụng của tải trọng, chóng lún, nứt nẻ, chống thấm Muốn cho nền đất chịu được tải lớn khi có ngoại lực tác dụng thì đất phải được đầm lèn tự nhiên hoặc nhân tạo. Đầm tự nhiên là do người, máy móc đi lại và mưa tác dụng. Kiểu đầm này thường phải có thời gian dài và cường độ chịu tải của nền đất không theo ý muốn. Chất lượng của nền đất sau khi đầm chủ yếu phụ thuộc vào ba yếu tố: lực, thời gian đầm và độ ẩm . Trong quá trình dầm cần phải chú ý rằng ứng suất lớn nhất sinh ra trong nền đất (do ngoại lực) không được vượt quá giới hạn cho phép, nếu vượt quá sẽ dẫn đến phá vỡ cấu trúc của nền đất đầm và trên bề mặt sẽ để lại những lượn sóng nhấp nhô. Vì sau mỗi lượt đầm, giới hạn bề mặt của đất lại tăng, do đó cần phải tăng dần áp lực tiếp xúc, cho nên khi đầm sơ bộ dùng máy hoặc lực va đập nhẹ, khi kết thúc cần dùng loại máy đầm nặng hoặc lực va đập lớn hơn. Trong quá trình đầm, sự biến dạng của nền đất bao giờ cũng tiến triển theo thời gian. Khi có tác dụng đột ngột, thời gian đất ở trạng thái nén căng là rất nhỏ so với thời gian cần thiết để biến dạng hoàn toàn. Vì vậy, để đạt được chất lượng của nền đất sau khi đầm, cần tác dụng lâu hoặc nhiều lần. Ngoài hai yếu tố lực và thời gian, có thể chủ động khắc phục được bằng cách chọn lực và tốc độ đầm hợp lý tuỳ theo loại đất. Nhưng yếu tố thứ ba là độ ẩm khó khắc phục nhất. Cho nên đối với đất khô thì phải tưới nước, đối với đất ướt phải đợi cho khô ráo nước, tạo ra độ ẩm tối ưu. H h h h 48
47. Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý đầm a- Lực tĩnh; b- Lực động; c- Lực rung động Hiện nay tất cả các loại máy đầm đều dựa trên các phương pháp đầm đất cơ bản: đầm nén do lực tĩnh, đầm do rung động, đầm do lực động (hình3.8). Đầm nén bằng lực tĩnh (hình 3.8a): đất được đầm là do trọng lượng bản thân máy đầm truyền qua quả lăn cứng trơn, lu chân cừu hay lu bánh lốp chuyển động trên bề mặt lớp đất rải với độ dày nhất định. Trong quá trình đầm đất lực đầm không đổi. Đầm đất bằng tải trọng động (hình 3.8b): đất được đầm chặt nhờ động năng của quả đầm khi rơi. Lực tác dụng lên đất thay đổi theo thời gian. Đầm bằng rung động (hình3.8 c): máy đầm truyền cho đất dao động làm cho các hạt đất chuyển động tương đối với nhau và liên kết chặt lại. Trong trường hợp này, khác với đầm bằng tải trọng động, là tần số rung lớn nhưng năng lượng đầm nén nhỏ. Chất lượng đầm nén được đánh giá bằng khối lượng riêng, độ bền, và môđuyn biến dạng của đất sau khi đầm. 3.5.1 - Lu bánh cứng trơn Hình 3.9: Lu bánh cứng trơn Lu bánh cứng trơn là loại máy đầm đơn giản nhất, có thể keó theo hoặc tự hành. Lu bánh trơn có chiều sâu đầm nhỏ 0.15  0.20m, năng suất thấp. Bề mặt đất đắp sau khi đầm dễ trở thành nhẵn mịn làm cho lớp đất đắp tiếp theo khó dính kết với lớp dưới. Sức bám của máy kém, cồng kềnh, nặng và chậm chạp, chỉ phù hợp khi đầm bề mặt có lẫn đất đá, trong thi công đường ôtô, đầm những lớp đất hoàn thiện kể cả lớp áo đường bêtông nhựa. 3.5.2 - Lu chân cừu Đặc điểm của loại này là đầm kéo theo và bán kéo theo. Chiều sâu ảnh hưởng lớn so với lu bánh cứng trơn và lu bánh lốp. Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ. Năng suất cao, chất lượng đầm tốt. Nền đất đắp thành nhiều lớp nhưng vẫn bảo đảm một thể thống nhất, độ chặt tối đa. Tuy nhiên, loại máy lu này chỉ thích ứng với nền đất dẻo, với độ ẩm được qui định chặt chẽ, lớp đầm trên cùng lỏng (không chặt), sức kéo lớn và vận chuyển phức tạp. 49
48. Hình 3.10: Lu chân cừu Cấu tạo chung tương tự như lu bánh cứng trơn, nhưng có khác ở chỗ trên bề mặt qủa đầm người ta lắp các vấu có dạng chân cừu, các vấu này được bố trí so le trên mặt quả đầm để đảm bảo đầm đều. 3.5.3 - Lu bánh lốp Hình 3.11: Lu bánh lốp Lu bánh lốp có thể tự hành hoặc kéo theo, gồm một khung, tỳ lên cơ cấu yên ngựa của đầu kéo, hoặc nối trực tiếp bằng móc kéo với máy kéo hay ôtô. Các lốp xe được lắp thành một hàng hoặc hai hàng trên một trục hoặc hai trục, thùng xe chứa đất, cát, đá hoặc một tấm gang, hay bêtông đúc sẵn, hoặc nhiều tấm gang, có thể đặt vào hay lấy ra dễ dàng để điều chỉnh lực đầm. Máy đầm có tốc độ làm việc lớn và cho năng suất cao, thích ứng với mọi loại đất (kể cả mặt đường bêtông atphan) do tăng giảm được khối lượng máy và áp suất trong lốp. Chiều sâu đầm lớn hơn so với bánh cứng trơn, có thể đạt từ 40  45cm. 3.5.4 - Máy đầm rung Máy đầm làm việc nhờ lực rung động, có hiệu quả đối với đất rời có kích thước hạt khác nhau và lực liên kết nhỏ. Vì vậy nó thích hợp nhất đối với đất cát, đá dăm nhỏ, sỏi. Còn đất dính và khô như đất sét thì dùng máy đầm rung không thích hợp. 50
49. Máy đầm rung có hai loại: tự hành nhờ động cơ di chuyển hoặc nhờ lực cản định hướng và loại không tự hành. ở loại không tự hành, máy chỉ rung động thuần tuý, muốn di chuyển phải nhờ đầu kéo hoặc người đẩy. Khi sử dụng các loại máy đầm này thì độ ẩm cuả đất phải đòi hỏi lớn hơn khi sử dụng các loại đầm tĩnh và động khoảng từ 10  12% . Bộ phận chính của máy đầm là bàn đầm, dao động của bàn đầm do bộ phận Mikasa bánh lệch tâm tạo ra . Khi thay đổi vị trí của bộ gây rung so với bàn đầm sẽ xuất hiện thành phần nằm ngang của lực làm máy có thể di chuyển được theo hướng của thành phần lực này. Động cơ đặt trên vỏ che được cách ly với bàn đầm bằng lò xo hoặc đệm cao su. Nhờ bộ truyền đai, truyền chuyển động quay cho bộ gây rung đặt trên bàn rung. Để điều khiển máy đầm dùng tay đẩy gắn trên vỏ đầm và cũng được cách ly với bàn dầm bằng bộ phận giảm chấn . Hình 3.12: Đầm cóc 3.5.5 - Lu rung Đây là loại đầm kết hợp giữa hai phương pháp: đầm nhờ lực tĩnh và đầm nhờ lực rung động. Cấu tạo chung của máy gồm 1 hoặc 2 trống lăn trong đó có trang bị bộ gây rung. Toàn bộ thiết bị đầm được đặt trên khung giá máy với bộ di chuyển là bánh lốp. Sơ đồ cấu tạo như hình vẽ. Hình 3.13: Lu rung 51
50. Đặc điểm của đầm rung này là trọng lượng máy nhỏ nhưng chiều sâu đầm lớn. ống lăn có thể là bánh cứng trơn hoặc có vấu chân cừu bọc ngoài. Bộ phận gây rung có thể là đĩa lệch tâm hoậc trục lệch tâm. Hiện nay loại máy đầm rung đang được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là loại lu rung tự hành có vấu, với trọng lượng máy đầm từ rất bé 600  1200kg hoặc có thể lớn từ 6000  8000kg, với lực chấn động gây rung gấp 4  5 lần trọng lượng máy, tần số gây rung 50  55 Hz. 3.5.6 - Năng suất máy đầm - Đối với máy đầm tĩnh và máy đầm rung có thể tính năng suất kỹ thuật theo công thức : v Q = 1000.(B-b).h. , m3/h n Trong đó: B - chiều rộng vệt đầm bằng chiều rộng máy lu, chiều rộng bàn đầm, m ; b - khoảng cách trùng nhau giữa hai vệt đầm (b = 0.1  0.15 m) h - chiều sâu tác dụng của đầm, m v - tốc độ di chuyển máy khi đầm, km/h n - số lần đầm tại một chỗ. Câu hỏi ôn tập chương 3 1- Nêu cấu tạo, nguyên lý của máy xúc gầu thuận dẫn động cơ khí, thuỷ lực. 2- Nêu cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy xúc gầu ngược dẫn động thuỷ lực. 3- Nêu cách tính năng suất của máy xúc một gầu. 4- Nêu công dụng, cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy ủi. 5- Nêu cách tính năng suất máy ủi . 6- Nêu công dụng, cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy cạp. 7- Nêu cách tính năng suất máy ủi, cách phân loại máy cạp. 8- Nêu công dụng, cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy san. 9- Nêu cách tính năng suất máy san, cách phân loại máy san 10- Nêu cấu tạo, nguyên lý làm việc của các loại máy đầm đất và cách tính năng suất của máy đầm đất. Chương 4 MÁY VÀ THIẾT BỊ GIA CỐ NỀN MÓNG Cấu tạo của nền đất thường không đồng nhất và chỉ chịu được áp lực nhỏ, vì vậy trong công tác xây dựng cầu, đường, xây dựng nhà cao tầng thường phải xử lý trước khi xây dựng. Chi phí để xử lý móng chiếm một tỷ lệ khá lớn so với tổng giá trị công trình. Một trong những cách xử lý nền móng vừa kinh tế vừa đảm bảo độ bền vững của công trình là dùng phương pháp đóng, ép và hạ cọc. Cọc có thể là cọc tre, cọc gỗ, cọc thép, cọc bêtông cốt thép, cọc cát Ngoài ra còn áp dụng phổ biến phương pháp gia cố nền móng bằng cọc nhồi, gia cố bằng bấc thấm Đóng cọc ngoài tác dụng để xử lý móng cho chắc, còn có tác dụng chống sụt lở ở các đê, các bờ sông. 52
51. 4.1 - Khái niệm chung về máy đóng cọc Để đóng cọc vào nền đất, có thể dùng các phương pháp: va đập (lực xung kích) trong đó có các loại như búa rơi, búa hơi, búa diezel; máy đóng cọc bằng phương pháp rung (búa rung) trong đó có loại tần số thấp (loại nối cứng), tần số cao (loại nối mềm), loại va rung và búa đóng cọc thuỷ lực. Nếu phân loại theo hệ di chuyển ta có các loại: máy đóng cọc di chuyển trên ray; máy đóng cọc di chuyển bằng xích; máy đóng cọc trên phao nổi. Máy đóng cọc thường gồm có ba bộ phận chính: Máy cơ sở: thường dùng cần trục xích hoặc máy đào một gầu, có khi chỉ dùng toa quay lắp trên giá di chuyển bằng bánh sắt đặt trên đường ray (hình 4.1) Giá búa: gồm hệ thanh dẫn hướng cho đầu búa trong quá trình đóng cọc, thanh xiên, thanh ngang, thanh này có thể điều chỉnh góc nghiêng của giá (về phía trước hay sau), thường khoảng 50 khi cần đóng cọc xiên. Để điều chỉnh được có thể dùng tăngđơ hoặc xilanh thuỷ lực. Đầu búa: là bộ phận trực tiếp gây ra lực để đóng cọc. Hiện nay có các loại đầu búa: búa rơi, búa rung, búa diezel, búa thuỷ lực và hơi nước. Hình 4.1: Máy đóng cọc 1- Máy cơ sở; 2- Giá búa; 3- Búa đóng cọc; 4- Cọc Búa rơi có kết cấu đơn giản, dùng đầu búa nâng lên độ cao nhất định rồi thả xuống để đóng cọc. Loại này ít dùng vì năng suất thấp. Búa hơi nước tuy có tần số đóng cọc cao nhưng công kềnh nên ít dùng. Các loại búa điezel, búa rung, búa thuỷ lực có ưu điểm gọn nhẹ, cơ động hiệu quả đóng cọc cao nên được dùng phổ biến hơn. 4.2 - Búa đóng cọc Điezel Nguyên lý làm việc của búa đóng cọc điezel là dựa trên nguyên lý làm việc của động cơ điezel. Loại này có ưu điểm là kết cấu gọn nhẹ, cơ động, làm việc độc lập không phụ thuộc vào nguồn điện, nguồn hơi. 53