(Luận văn) nghiên cứu thiết kế máy búa rung lực ly tâm 50n tấn phục vụ thi công tác các công trình xây dựng và giao thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LƯƠNG VĂN ĐÀI lu an va n NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY BÚA RUNG tn to ie gh LỰC LY TÂM 50 TẤN PHỤC VỤ THI CƠNG p CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG VÀ GIAO THÔNG d oa nl w u nf va an lu ll LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Hà Nội - 2011 ac th si BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LƯƠNG VĂN ĐÀI lu an NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY BÚA RUNG va n LỰC LY TÂM 50 TẤN PHỤC VỤ THI CÔNG p ie gh tn to CÁC CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG VÀ GIAO THƠNG oa nl w CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HĨA d NƠNG - LÂM NGHIỆP va an lu ll u nf LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT oi m z at nh NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC z PGS.TS PHẠM VĂN NGHỆ m co l gm @ an Lu n va Hà Nội - 2011 ac th si i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, suốt thời gian qua nhận quan tâm, giúp đỡ nhiều tập thể cá nhân Nhân dịp cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới thày giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS Phạm Văn Nghệ dành nhiều thời gian bảo tận tình cung cấp nhiều tài liệu có giá trị cho suốt thời gian thực luận văn tốt nghiệp Tơi xin trân trọng cảm ơn Quý thầy cô khoa Đào tạo sau đại học, khoa lu an Cơ điện cơng trình, khoa Chế biến Trường Đại học Lâm nghiệp nhiệt va n tình giúp đỡ tơi hồn thành luận văn thời hạn to gh tn Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Cơ điện ie Nông nghiệp Nam Bộ anh, chị đồng nghiệp nơi công tác p tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập thực oa nl w luận văn d Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học lu an Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa u nf va công bố cơng trình khác ll Những nội dung tham khảo, trích dẫn luận văn rõ oi m nguồn gốc z at nh z Hà Nội, ngày tháng năm 2011 m co l gm @ Người thực an Lu Lương Văn Đài n va ac th si ii MỤC LỤC - TRANG PHỤ BÌA - LỜI CẢM ƠN i - MỤC LỤC ii - DANH MỤC CÁC KÍ HỆU, CHỮ VIẾT TẮT iv - DANH MỤC CÁC BẢNG vii - DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THị viii lu - MỞ ĐẦU an Chương 1- TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU va n 1.1 Giới thiệu chung cơng tác đóng, hạ cọc gia cố móng to gh tn 1.2 Tình hình nghiên cứu, chế tạo máy búa rung giới ie nước p 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước ngồi nl w 1.2.2 Tình hình nghiên cứu, chế tạo máy búa rung nước 13 d oa Chương 2- MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP an lu NGHIÊN CỨU u nf va 2.1 Mục tiêu đề tài 15 2.2 Đối tượng nghiên cứu 15 ll oi m 2.3 Phạm vi nghiên cứu 15 z at nh 2.4 Phương pháp nghiên cứu .16 Chương 3-CƠ SỞ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BÚA RUNG z 3.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy búa rung 18 @ l gm 3.4 Các thông số kỹ thuật máy búa rung 20 m co 3.3 Mơ hình học máy búa rung .24 3.4 Các phương pháp tính khả hạ cọc búa rung 29 an Lu n va ac th si iii Chương 4- TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY BÚA RUNG LỰC LY TÂM 50 TẤN 4.1 Xác định vận tốc góc, mơmen qn tính .31 4.2 Tính tổng độ cứng lị xo 32 4.3 Tính dao động hệ .32 4.4 Tính cơng suất cần thiết động chọn động điện 32 Chương 5- TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH MÁY BÚA RUNG lu 5.1 Tính tốn truyền 33 an 5.2 Chọn ổ bi 35 va n 5.3 Xác định kích thước văng .35 to 5.5 Thiết kế hệ thống treo dẫn hướng lò xo 44 ie gh tn 5.4 Tính lị xo gây rung 37 p 5.6 Tính chọn xy lanh kẹp cọc .44 nl w 5.6 Sơ đồ hệ thống thủy lực 45 d oa KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ll u nf va PHỤ LỤC an lu TÀI LIỆU THAM KHẢO oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Tên gọi Đơn vị Khối lượng văng kg r Bán kính lệch tâm văng m  Tần số góc văng s-1 0 Tần số dao động riêng gây rung s-1 Fa Lực ly tâm N Ftđ Lực thẳng đứng N  Tần số va đập Hz I Tần số dao động đầu búa Hz i Tỉ lệ tần số  Tỉ lệ tần số riêng M0 lu an n va p ie gh tn to Tổng độ cứng lò xo N/m Hệ số phục hồi vận tốc d R’ kg oa C Khối lượng phần rung nl w m lu v1 Vận tốc búa trước va đập v2 Vận tốc búa sau va đập m/s M Tổng khối lượng cọc khung kg y1’ Vận tốc không thứ nguyên gây rung x1 Độ lún lần va chạm yn Độ lún không thứ nguyên cọc xcọc Độ lún cọc D1 Giá trị dịch chuyển tới hạn Perkov-Shaevich ll u nf va an m/s oi m z at nh m z gm @ m mm l Lực cản thân cọc đơn vị diện tích As Diện tích mặt cắt thân cọc đất lc Chiều dài cọc kPa m co s m2 an Lu m n va ac th si v dc Chiều rộng cọc ván m P Lực lệch tâm N G Trọng lượng văng N g Gia tốc trọng trường m/s2 Nct Công suất cần thiết động kW Nđc Công suất động kW an n va Kg.m bt Chiều rộng lớp trung hòa đai thang mm hđ Chiều cao đai mm y0 Chiều cao lớp trung hòa đai thang mm Ađ Tiết diện đai mm2 m1 Module bánh chủ động m2 Module bánh bị động d1 Đường kính vịng chia bánh chủ động mm Đường kính vịng chia bánh bị động mm da Đường kính đỉnh mm p ie gh tn to Mômen lệch tâm văng lu K d2 oa nl w Đường kính chân mm d df Số bánh chủ động Z2 Số bánh bị động V Thể tích văng 1 Khối lượng riêng thép làm văng m kg/m3 Ctr Độ cứng lò xo N/m Cd Độ cứng lò xo dtr Đường kính dây lị xo Dtr Đường kính vịng lị xo dd Đường kính dây lị xo Dd Đường kính vịng lị xo trmax Biến dạng lớn lò xo u nf va an lu Z1 m3 ll oi z at nh N/m z mm @ gm mm m co l mm mm an Lu mm n va ac th si vi Biến dạng lớn lò xo Pd max Lực lớn tác dụng vào lò xo Pd Lực nhỏ tác dụng vào lò xo N N Ptr max Lực lớn tác dụng vào lò xo N Ptrmin Lực nhỏ tác dụng vào lò xo N Ttr Phản lực lò xo N Td Phản lực lị xo N dbl Đường kính bulong treo Tkc Lực kẹp cọc ptl Áp suất thủy lực kG/cm2 Rxl Bán kính xy lanh cm lu dmax mm mm N an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si vii DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN Tên hình TT Trang an n va 1.2 Máy búa rung làm việc công trường 1.3 Búa rung BT5 (Liên Xô) 1.4 Búa rung VM2-2500EH (Nhật Bản) 12 3.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy búa rung điện 18 3.2 Sơ đồ phân tích lực văng 19 3.3 Mơ hình học máy búa rung 24 5.1 Sơ đồ xác định kích thước văng 36 Sơ đồ hệ thống thủy lực 46 5.3 Bản vẽ chi tiết kẹp cọc gh tn to Sơ đồ nguyên lý máy búa rung ie lu 1.1 5.2 p nl w Bản vẽ chi tiết móc treo (hình chiếu đứng ) 5.5 Bản vẽ chi tiết móc treo (hình chiếu cạnh hình cắt đứng) 5.6 Bản vẽ chi tiết vỏ hộp rung 5.7 Bản vẽ chi tiết nắp hộp rung 5.8 Bản vẽ chi tiết đệm dẫn hướng 5.9 Bản vẽ chi tiết văng 5.10 Bản vẽ chi tiết trục văng 5.11 Bản vẽ chi tiết nắp vịng bi 5.12 Mơ hình tổng thể búa rung 5.13 Mơ hình 3D cụm móc treo 5.14 Mơ hình 3D hộp rung d oa 5.4 ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si viii Tên hình TT Trang lu 5.15 Đặt lực, điều kiện biên, chia lưới phận rung 5.16 Đặt lực, điều kiện biên, chia lưới mỏ kẹp 5.17 Đặt lực, điều kiện biên, chia lưới móc treo 5.18 Điểm tập trung ứng suất phận móc treo 5.19 Gán vật liệu cho hộp rung 5.20 Biến dạng móc treo mơ 5.21 Hướng di chuyển kim loại móc treo biến dạng an va n DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN gh tn to Tên bảng biểu Trang p ie TT 3.1 Dịch chuyển tới hạn Perkov-Shaevich 23 nl w Giá trị s (Lực cản thân cọc đơn vị diện tích) theo oa 30 d 3.2 Hệ số điều chỉnh (dùng tính tốn lị xo) 40 ll u nf va 5.1 an lu phương pháp Turker oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si ll 890 1130 BẢN VẼ CHI TIẾT VỎ HỘP RUNG B u nf va an lu 324 35 d oa nl 300 265 265 oi m 530 z at nh z m co l gm @ 630 w 22 p ie gh tn 590 to 165 25 39 430 n 290 va 890 35 165 25 an B lu an Lu n va ac th si 25 650 B B BẢN VẼ CHI TIẾT NẮP HỘP RUNG 664 ±0.2 420 130 122 75 ±0.2 d=22 SL 75 lu 270 530 75 M12x20 l? n va 75 an 75 75 75 75 75 p ie gh tn to 75 d oa nl w BẢN VẼ CHI TIẾT ĐỆM DẪN HƯỚNG 80 ll u nf va an lu 160 oi m 80 z at nh 270 z 160 Ø110 d=40 SL 135 l gm @ M20 su?t m co 280 an Lu 160 n va ac th si oi m 120 120 180 R90 180 14 R60 138 40 120 120 180 180 120 26 168,9906 15 Ø40 BẢN VẼ CHI TIẾT QUẢ VĂNG Ø26x4 l? ll u nf va an lu M24x4 l? d oa nl w 70 Ø62 14 40 z at nh 230 p ie gh tn to R6 n va R195 154 109,5 60 an 35 Ø1 lu R250 30° z m co l gm @ an Lu n va ac th si an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu BẢN VỄ CHI TIẾT TRỤC QUẢ VĂNG lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 36 5.5 ±0.1 Ø200 Ø184 120 an n p ie gh tn to Ø150 Ø200 va d oa nl w ll u nf va an lu Ø230 Ø137 20 lu 12 BẢN VẼ CHI TIẾT NẮP VÒNG BI Ø260 oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si lu an PHỤ LỤC va n MƠ HÌNH TỔNG THỂ VÀ HÌNH VẼ 3D to p ie gh tn CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA MÁY BÚA RUNG d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si MƠ HÌNH TỔNG THỂ MÁY BÚA RUNG lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu CHI TIẾT KẸP CỌC lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu CHI TIẾT CỌM MÓC TREO lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu CHI TIẾT HỘP RUNG lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si lu an n va p ie gh KIỂM NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CỦA MÁY BÚA RUNG tn to PHỤ LỤC d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si lu an n va p ie gh tn to ĐẶT LỰC, ĐIỀU KIỆN BIÊN, CHIA LƯỚI BỘ PHẬN RUNG d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si ĐẶT LỰC, ĐIỀU KIỆN BIÊN, CHIA LƯỚI MỎ KẸP Hình Đặt lực, điều kiện biên, chia lưới phận kẹp lu an n va p ie gh tn to ĐẶT LỰC, ĐIỀU KIỆN BIÊN, CHIA LƯỚI MÓC TREO d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si ĐIỂM TẬP TRUNG ỨNG SUẤT BỘ PHẬN MÓC TREO lu an n va p ie gh tn to d oa nl w GÁN VẬT LIỆU CHO HỘP RUNG ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si BIẾN DẠNG MÓC TREO KHI MÔ PHỎNG lu an n va p ie gh tn to oa nl w HƯỚNG DI CHUYỂN KIM LOẠI CỦA MÓC TREO KHI BIẾN DẠNG d NHẬN XÉT va an lu ll trình tính tốn u nf - Sử dụng công cụ hỗ trợ phần mềm Catia ta tối ưu m oi - Ta hồn tồn xác định khối lượng riêng, trọng lượng z at nh chi tiết sử dụng phần mềm Catia z - Khi gán điều kiện biên phù hợp ta biết vùng chịu ứng suất l phí vật liệu gm @ lớn nhất, vùng chịu tải trọng từ có thiết kế hợp lý tránh láng an Lu tính tốn, thiết kế hợp lý m co - Kết kiểm nghiệm phần mềm Catia xác định chi tiết n va ac th si