máy xây dựng đại cương

CHƯƠNG I KHÁI NIỆM CHUNG MÁY XÂY DỰNGNỘI DUNG CHƯƠNG I §3 Truyền động trong MXD §4 Hệ thống di chuyển trong MXD §5 Các chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật của MXD... Các loại động cơ và tổ hợp độ

MÁY XÂY DỰNG

ĐẠI CƯƠNG

- Thời lượng : 45 tiết

- GV phụ trách : TS LƯU ĐỨC THẠCH

- Bộ môn : Máy Xây dựng

- Khoa : Cơ Khí Xây dựng

- Trường : Đại học Xây dựng

Tài liệu tham khảo

1 Máy xây dựng Nguyễn Văn Hùng và các tác giả

CHƯƠNG I KHÁI NIỆM CHUNG MÁY XÂY DỰNG

NỘI DUNG CHƯƠNG I

§3

Truyền động trong MXD

§4

Hệ thống

di chuyển trong MXD

§5

Các chỉ tiêu kinh

tế, kĩ thuật của MXD

§1 Khái niệm về máy xây dựng

+ Tổ hợp động cơ đốt trong – máy phát điện.

+ Tổ hợp điện – bơm thủy lực, động cơ đốt trong – bơm thủy lực.

+ Tổ hợp điện – máy nén khí, động cơ đốt trong – máy nén khí.

b Máy vận chuyển:

Chuyển người, hàng hoá, vật liệu, thiết bị, máy móc trong và ngoài công trường.

 Máy vận chuyển ngang: Phương vận chuyển theo phương ngang

+ Vận chuyển bằng đường bộ: Ôtô, máy kéo, và các phương tiện chuyên dùng

khác

+ Vận chuyển bằng đường sắt: Tầu hoả, xe goòng.

+ Vận chuyển bằng đường thuỷ: Tầu thuỷ, sà lan, thuyền,

+ Vận chuyển bằng đường không: Máy bay, kinh khí cầu, trực thăng…

 Máy vận chuyển lên cao: Phương vận chuyển theo phương thẳng đứng hoặc

gần thẳng đứng.

+ Các thiết bị nâng đơn giản: Ròng rọc ( pu li -poulié) và hệ thống ròng rọc

(palăng cáp), các loại kích, pa lăng, tời…

+ Máy nâng trong xây dựng: Vận thăng, thang máy công trường

+ Cần trục : Các loại cần trục nhỏ, cần trục tháp, cần trục tự hành vạn năng, cổng

trục, cầu trục, cần trục dây cáp , …

 Máy vận chuyển liên tục: Phương vận chuyển có thể ngang, nghiêng hoặc

thẳng đứng Đặc điểm của loại vận chuyển này là : Người và vật liệu được vận chuyển liên tục

Bao gồm : Băng tải , gầu tải , vít tải ,

 Máy xếp dỡ:

Thường vận chuyển ở cự li ngắn , phục vụ công tác xếp dỡ ở ga tầu , bến

cảng như: Máy xúc lật, máy xếp dỡ công tơ nơ, xe nâng hàng, …

c Máy làm đất: Tất cả các máy phục vụ thi công đất

 Máy chuẩn bị mặt bằng: Máy cắt xén bụi rậm, máy nhổ gốc cây, máy xới,

 Máy đào đất: Máy đào một gầu (gầu thuận, gầu nghịch, ), máy đào nhiều

 Thiết bị hạ cọc: Búa đóng cọc Diesel, búa thuỷ lực, búa rung,

 Thiết bị tạo lỗ thi công cọc nhồi: Máy khoan xoay, gầu ngoạm, …

 Thiết bị ấn bấc thấm

e Máy gia công đá: Tất cả các máy phục vụ cho công tác gia công đá

 Máy nghiền đá: Máy nghiền má, máy nghiền côn, máy nghiền trục, máy

nghiền bi,

 Máy sàng đá: Máy sàng ống quay, máy sàng rung,

 Máy rửa đá.

 Máy cưa , xẻ đá ,…

f Máy làm bê tông: Các loại máy phục vụ công tác bê tông cốt thép

 Máy trộn bê tông: Máy trộn tự do, máy trộn cưỡng bức, …

 Máy đầm bê tông: Máy đầm bàn, máy đầm dùi ,

 Máy bơm bê tông: Loại 2 pit tông thuỷ lực có van hình chữ S, loại roto ruột

mềm

 Máy vận chuyển bê tông.

g Các loại máy chuyên dùng khác :

 Máy hoàn thiện: Máy xoa, máy trát, máy tạo vân hoa,

 Máy thi công dưới nước: Máy hút bùn, tàu cuốc,

 Máy rải bê tông và bê tông nhựa

1.3 Cấu tạo chung máy xây dựng.

a Hệ thống động lực

b Hệ thống truyền động

c Cơ cấu công tác: Cơ cấu di chuyển, cơ cấu quay, …

d Hệ thống điều khiển

e Hệ thống phụ trợ khác: Khung, bệ, hệ thống an toàn, tín hiệu, chiếu sáng,

1.4 Yêu cầu chung đối với MXD

- Yêu cầu về năng lượng: Công suất hợp lý, cơ động, tiết kiệm.

- Kích thước gọn, nhẹ, dễ vận chuyển và thi công.

- Các yêu cầu kết cấu - công nghệ: Độ bền, tuổi thọ cao, công nghệ tiên tiến.

- Các yêu cầu khai thác - công nghệ: Đảm bảo năng suất, chất lượng thi công, có khả năng phối hợp làm việc cùng các máy khác nhau, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, nhanh chóng, dự trữ nhiên liệu làm việc tương đối dài.

- Sử dụng thuận tiện, an toàn, tự động hoá điều khiển.

- Yêu cầu về môi trường : không làm ảnh hưởng tới môi trường xung quanh.

- Yêu cầu kinh tế: giá thành đơn vị sản phẩm thấp

Chỉ tiêu tổng hợp và quan trọng nhất liên quan tới các vấn đề nêu trên là độ tin cậy của máy.

§2 Thiết bị động lực trong máy xây dựng.

2.1 Các loại động cơ và tổ hợp động cơ làm việc trong máy xây dựng

2.1.1 Động cơ đốt trong

Có hai loại : Động cơ xăng và động cơ dầu (diesel)

Được dùng nhiều trong các máy xây dựng làm việc cơ động, luôn thay đổi quỹ đạo chuyển động

b Nhược điểm :

- Kích thước và tự trọng lớn

- Hiệu suất thấp hơn so với động cơ điện

- Không tự thay đổi chiều quay của trục động cơ

- Khả năng vượt tải kém

- Ô nhiễm môi trường: tiếng ồn, khí thải

- Khởi động chậm (nhất là khi trời lạnh)

2.1.2 Động cơ điện.

Các loại động cơ điện :

- Động cơ điện một chiều

- Động cơ điện xoay chiều, có 2 loại:

+ Không đồng bộ: Lồng sóc, dây cuốn

+ Đồng bộ

a Ưu điểm :

+ Hiệu suất cao (80% )

+ Kích thước nhỏ gọn

+ Khó thay đổi tốc độ quay của trục động cơ.

+ Mô men khởi động nhỏ

+ Đòi hỏi an toàn nghiêm ngặt

2.1.3 Động cơ thủy lực và động cơ khí nén

- Động cơ thủy lực (khí nén) làm việc nhờ năng lượng của dòng thủy lực (khí nén) có áp suất đạt giá trị cần thiết do bơm thủy lực (máy nén khí) tạo ra

+ Hiệu suất máy không cao

2.2 Cách bố trí động cơ trên máy xây dựng

a Bố trí một động cơ.

Thường dùng động cơ đốt trong cho các loại máy cở nhỏ và trung bình,

cơ động trên công trường

c Bố trí hỗn hợp.

Thường bố trí cho các máy làm việc cơ động trên công trường với công

suất lớn

+ Động cơ diesel - máy phát điện xoay chiều - động cơ điện xoay chiều

+ Động cơ diesel - máy phát điện một chiều - động cơ điện một chiều

+ Động cơ diesel - máy nén khí - động cơ khí nén

Động

cơ

điện

Động cơ đốt trong

§3 Truyền động trong máy xây dựng.

+ Công dụng: Truyền chuyển động từ động cơ tới các cơ cấu và bộ phận công

tác của máy Cho phép biến đổi: Tốc độ, lực và mô men, dạng chuyển động, quy luật chuyển động

+ Lý do cần trang bị bộ truyền nối giữa động cơ và cơ cấu công tác:

- Tốc độ của các cơ cấu công tác đòi hỏi khác nhau, nhưng tốc độ động cơ cố định theo tiêu chuẩn

- Cần truyển động từ 1 động cơ tới nhiều cơ cấu công tác với tốc độ khác nhau Cần thay đổi quy luật hoặc dạng chuyển động

- Điều kiện an toàn

+ Phân loại: Theo phương pháp truyền năng lượng:

a Truyền động cơ khí: dùng phổ biến trên máy xây dựng

- Ưu điểm: dễ chế tạo, chắc chắn, an toàn, làm việc tin cậy

- Nhược điểm: kết cấu máy sử dụng truyền động cơ khí cồng kềnh và hiệu suất thấp

c Truyền động thủy lực và khí nén: hiện nay 2 dạng truyền động (b và c) này

ngày càng được sử dụng rộng rãi

- Ưu điểm: gọn nhẹ, điều khiển nhẹ nhàng, êm, chính xác, dễ điều chỉnh tốc độ

vô cấp và khả năng tự động hóa cao

- Nhược điểm: giá thành đắt vì đòi hỏi độ chính xác cao, yêu cầu bảo dưỡng phức tạp

d Truyền động hỗn hợp :

+ Truyền động cơ khí – điện

+ Truyền động cơ khí – thủy lực

+ Truyền động thủy lực – khí nén

3.1 Truyền động cơ khí.

Truyền cơ năng từ trục ra của động cơ tới các bộ phận công tác

+ Phân loại: Theo nguyên lý làm việc

- Truyền động ma sát: trực tiếp, gián tiếp

- Truyền động ăn khớp: trực tiếp, gián tiếp

- Truyền động cáp: tang cuốn cáp, puly ma sát

+ Các thông số cơ bản của truyền động cơ khí:

3.1.1 Truyền động đai

Là truyền động ma sát gián tiếp Nhờ sự ma sát sinh ra giữa đai và bánh đai

a Phân loại

Theo vị trí tương đối giữa hai trục :

+ Truyền động đai thường (thẳng): Giữa 2 trục song song và cùng chiều

+ Truyền động đai chéo: Giữa hai trục song song và ngược chiều

+Truyền động đai nửa chéo: Giữa hai trục chéo nhau trong không gian.

+Truyền động đai vuông góc: Giữa 2 trục vuông góc trong không gian

b Cấu tạo chung bộ truyền đai và các thông số cơ bản

2-Đai 4 - Ngoài ra còn có thêm Bộ phận căng đai)3-Bánh đai bị động

4

c.Ưu và nhược điểm bộ truyền

- Ưn điểm : + Kết cấu đơn giản, giá thành hạ.

+ An toàn (khả năng bảo vệ quá tải tốt) + Êm

+ Khoảng cách giữa 2 trục lớn.

- Nhược điểm : + Kích thước bộ truyền lớn, hiệu suất thấp ( vì xẩy ra

hiện tượng trượt của dây đai)

+ Tỉ số truyền bé , không ổn định + Tuổi thọ thấp khi làm việc ở tốc độ cao

+ Lực tác dụng lên ổ lớn

Bộ truyền đai có thể gặp ở một số loại máy nghiền, động cơ xe máy, …

+ Lực vòng : F = S1 – S2

Trong đó : S1 - Lực căng của nhánh cuốn

S2 - Lực căng của nhánh nhả (Theo Ơle ta có : S1 = S2.efα )

f - Hệ số ma sát giữa đai và bánh đai

Động cơ một số xe tay ga (đai răng)

Máy nghiền đá (đai chữ V)

Máy nghiền dân dụng (ngô, thóc, sắn…)

3.1.2 Truyền động bánh răng:

Truyền chuyển động hoặc thay đổi dạng chuyển động nhờ sự ăn khớp của các răng trên bánh răng hoặc trên thanh răng

 Phân loại:

a Theo vị trí tương đối giữa các trục:

+ Truyền chuyển động giữa hai trục song song:

- Dùng truyền động bánh răng trụ ăn khớp ngoài

- Dùng truyền động bánh răng trụ ăn khớp trong

+ Truyền chuyển động giữa hai trục cắt nhau: Dùng truyền

động bánh răng côn (răng thẳng hoặc răng cong)

+ Truyền động giữa hai trục chéo nhau: Dùng

truyền động bánh răng trụ chéo

+ Truyền động bánh răng – thanh răng

1 2

1 2

2

1

b Theo vị trí của răng so với đường sinh :

Răng thẳng Răng xiên (nghiêng) Răng chữ V Răng cong

+Ưu điểm:

- Kích thước nhỏ gọn

- Khả năng chịu tải lớn

- Hiệu suất cao 0,97~0,99

- Tuổi thọ cao , tin cậy

- Tỷ số truyền rộng , ổn

định

+Nhược điểm:

- Đòi hỏi chế tạo chính xác

- Có nhiều tiếng ồn khi tốc độ quay lớn

Sơ đồ ăn khớp dạng răng thân khai và các thông số cơ bản :

Trong đó:

+ i: tỷ số truyền

+ Z1, Z2: số răng của bánh răng 1 và 2

+ Di1, Di2: đường kính chân răng

+ D1, D2: đường kính trung bình

+ De1, De2: đường kính đỉnh răng

+ m: mô đun ăn khớp

+ h: chiều cao răng

+ Pt: bước răng

+ A: khoảng cách trục

+ N1, N2: công suất trên các trục lắp bánh răng

3.1.3 Truyền động trục vít – bánh vít

1 Công dụng: Truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau (900)

2 Cấu tạo chung:

1-Trục vít ; 2-Bánh vít

3.Các thông số cơ bản của bộ truyền:

Môđun: m = t / π, t: bước vít

Khoảng cách giữa hai trục: A

Số răng trên trục vít = số mối ren = z1

Số răng trên bánh răng : z2

Tỷ số truyền: i = n1 / n2 = z2 / z1

12

Ưu điểm :

+Kích thước nhỏ gọn+Có tính tự hãm

+Tỷ số truyền lớn

Nhược điểm : +Hiệu suất thấp (do ma sát lớn)

A

Sơ đồ cấu tạo bộ truyền bánh răng hành tinh

1: Bánh răng trung tâm; 2: Bánh răng vệ tinh; 3: Bánh răng bao 4: Cần H

-Nguyên lý hoạt động: Khi 1 quay làm 2 quay, vì 3 cố định cần H quay.

3.1.4 Truyền động bánh răng hành tinh

4

1 2 3

Ưu điểm: + Khả năng động học rộng rãi

+ Kích thước nhỏ gọn, khối lượng nhỏ, tỉ số truyền lớn (lên tới hàng nghìn hoặc hơn)

3.1.4 Khái niệm về Hộp giảm tốc (HGT)

- Hộp giảm tốc là một hệ thống bao gồm các cặp truyền động cơ khí

cùng loại hoặc khác loại (bánh răng trụ, BR côn, trục vít-bánh vít

…) được sắp xếp nối tiếp hoặc song song với nhau nhằm mục đích

giảm tốc độ (n) và tăng lực (tăng mô men xoắn Mx) ở đầu ra

+ I, II, III các trục truyền

(tham khảo thêm sơ đồ một

số dạng HGT khác trong giáo trình - trang 39)

- Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng trụ (hình a)

- Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng trụ răng nón (hình b): tính tương tự

Chú ý: Hộp giảm tốc luôn có tỷ số truyền i > 1

- Hiệu suất của hộp giảm tốc:

1

4 2 2

1

Z Z

Z

Z n

n i

1

2 m

Hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp

Hộp giảm tốc trục

vít – bánh vít

Hộp giảm tốc hành tinh kết hợp động cơ

điện

CỤM: ĐỘNG CƠ – BỘ TRUYỀN NGOÀI - HỘP GIẢM TỐC

-i ổn định , không trượt -Hiệu suất cao

-Lực tác dụng lên ổ nhỏ -Có thể truyền cho nhiều cơ cấu cùng một lúc

e Nhược điểm :

-Chế tạo , lắp ráp , chăm sóc phức tạp -Chóng mòn

-Ồn -Gía thành cao

Má ngoài

Má trong

π

z1-D1= t/sin

3.1.5 Truyền động cáp

+ Công dụng: Biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến , sử dụng

trong: Tời nâng, thang máy, di chuyển xe con của cần trục tháp có cần nằm ngang…

Dây cáp

a Tời nâng vật b Thang máy c Di chuyển xe con mang vật

Dây cáp Vật nâng

Ca bin

Đối trọng

Xe con mang vật

+ Các bộ phận chủ yếu trong truyền động cáp:

1.Sợi con 0,5 2mm2.Dánh cáp ( bó cáp )3.Lõi cáp ( sợi đay )

R ≥ Smax n

n = 5 12 đối với tời máy và thang máy

n = 3,5 4,5 đối với tời quay tay

R- Lực kéo đứt cho phép

Smax- Lực căng cáp lớn nhất n- Hệ số an toàn cáp

* Công dụng: Biến chuyển động quay của cơ cấu thành chuyển động tịnh

tiến của cáp

* Phân loại: Theo cấu tạo bề mặt tang có 2 loại: Tang trơn (cuốn nhiều lớp

cáp) và tang có rãnh (cuốn một lớp cáp) Tang đơn và tang kép

* Cấu tạo tang và các thông số cơ bản.

Dt

L0 = dc.Z1

t = dc+ ( 0,002 0,003 ): Bước cáp; dc: Đường kính cáp

Dt : Đường kính tang; L0: Chiều dài làm việc của tang

Z1: Số vòng cáp trên một lớp cáp cuốn lên tang

c Palăng cáp: Là một hệ thống cáp cuốn liên tiếp lên pu ly cố định và pu ly di

Palăng điện

Tang thép trơn

Tang có rãnh

Tang gỗ trơn (cuốn cáp điện)

3.1.6 Các bộ phận và chi tiết điển hình.

1 Phanh.

- Công dụng:

+Hạn chế tốc độ +Dừng hoặc treo vật

- Phân loại:

Theo phương pháp truyền năng lượng:

+Phanh cơ khí

+Phanh thủy lực (phanh dầu)

+Phanh khí nén (phanh hơi)

+Phanh điện từ

Theo phương pháp điều khiển

+Thông thường (bằng tay kéo, tay gạt, nút ấn, chân đạp)+Tự động

F P

5

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số phanh thường dùng

DH

K

* Giới thiệu thêm về hệ thống phanh má thủy lực dùng trong Ôtô

1.Trục 2.Vành bánh3.Má phanh

4.Xi lanh phanh

6 Đường dẫn dầu7.Xi lanh bơm dầu

8.Hệ thanh truyền điều khiển 2

rộng làm mở phanh ra.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số phanh thường dùng

2 Trục.

- Công dụng :

+ Đỡ các chi tiết máy quay đặt trên nó: Bánh răng, bánh đai ,

+ Truyền mô men xoắn

+ Hoặc làm cả hai nhiệm vụ trên

- Phân loại :

+ Theo công dụng :

- Trục tâm (Đỡ)

- Trục truyền (Truyền)

- Trục truyền chung (Đỡ + Truyền)

+ Theo đường tâm trục :

Ngõng trục

Ngõng trục Rãnh then

- Cách lắp ghép các chi tiết quay trên trục:

+ Lắp bằng then hoặc then hoa (Bánh răng di trượt dọc trục)

+ Lắp có độ dôi hoặc then( lắp chặt )

+ Lắp bằng ổ bi hoặc ổ

trượt quay lồng không

- Cấu tạo chung của trục:

3 Mối ghép then và then hoa

1

23

a - Mối ghép then thường b - Mối ghép then dẫn hướng

2

Trục khuỷu

Then bằng

Then hoa

-Ổ đỡ chặn: Chịu cả hai lực trên.

-Cấu tạo chung của ổ trục

+ Ổ trượt

-Ổ nguyên -Ổ ghép + Ổ bi

- Ổ bi cầu

- Ổ bi đũa

- Ổ bi côn

a Ổ trượt

1

1

32

3.Trục 4.Lỗ tra

Ổ ghép

1.Thân ổ ( nửa dưới )2.Bu lông liên kết 3.Nắp ổ ( nửa trên )

4.Lỗ tra dầu 5.Bạc lót ( 2 nửa )

43

2

Hai số đầu tính từ phải sang

trái biểu thị đường kính

5 Khớp nối

- Công dụng: + Nối các trục hoặc các chi tiết máy quay với nhau

+ Đóng mở cơ cấu , giảm tải trọng động , ngăn ngừa quá tải , điều chỉnh tốc độ

- Phân loại:

+ Nối trục :

Nối trục chặt: Dùng khi cần có trục dài nhưng do chế tạo , lắp ráp không

đáp ứng được :Nối trục ống , nối trục đĩa

Nối trục bù: Có khả năng bù lại những sai lệch do chế tạo hoặc do lắp ráp:

Nối trục răng, nối trục xích, nối trục các đăng, nối trục bản lề

Nối trục đàn hồi: Có khả năng giảm va đập và chấn động , đề phòng cộng

hưởng do dao động xoắn gây ra , có khả năng làm việc như khớp nối trục bù: Nối trục đàn hồi có ống lót cao su chịu nén , vòng cao su sợi mành chịu xoắn

+ Ly hợp: Nối hoặc tách các trục bất kỳ lúc nào mà không cần dừng máy Theo nguyên lý làm việc có các loại:

Ly hợp ăn khớp: Ly hợp răng , ly hợp vấu

- Nối trục đàn hồi.

1;6.Trục 2;5 Đĩa 3.Chốt liên kết 4.Vòng đệm đàn hồi