Thiết kế môn học tên đề tài tính toán thiết kế máy lu tĩnh

Thiết kế môn học tên đề tài tính toán thiết kế máy lu tĩnh Thiết kế môn học tên đề tài tính toán thiết kế máy lu tĩnh Thiết kế môn học tên đề tài tính toán thiết kế máy lu tĩnh Thiết kế môn học tên đề tài tính toán thiết kế máy lu tĩnh Thiết kế môn học tên đề tài tính toán thiết kế máy lu tĩnh

TỔNG QUAN GIỚI THIỆU

Phân loại các nhóm đất thi công

- Đất được hành tạo trong tự nhiên rất khác nhau về nguồn gốc, thành phần, cấu trúc và tính chất của nó Do đó không thể nghiên cứu và xác định các tính chất của đất nếu không hệ thống hóa chúng lại theo một quy định nhất định, tức không phân loại chúng Vì nếu có phân loại chúng, thì mới có cơ sở lựa chọn các phương pháp nghiên cứu phù hợp với thực tế tự nhiên hơn, từ đó có phương hướng đúng đắn sử dụng đất vào mục đích xây dựng các công trình.Để phân loại đất, khi chọn các đặc trưng cần phải chú ý làm sao cho các đặc trưng này thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Để phân loại đất rời và đất dính, hiện nay người ta đều xuất phát từ quan điểm cho rằng, các loại đất dù có lịch sử hình thành khác nhau, nhưng chúng có thành phần hạt hoặc chỉ số dẻo giống nhau thì chúng có nhiều tính chất cơ lý giống nhau, các tính chất cơ lý này cho phép cung cấp được đặc trưng xác định về chất lượng xây dựng đối với từng loại.

Bảng 1.1 Phân loại đất theo quy phạm Việt Nam QPXD 45-78

TT Tên đất Căn cứ phân loại Đất rời Hàm lượng cỡ hạt

1 Tàng lăn Cát hạt có d>200mm chiếm trên 50%

2 Dăm cuội Cát hạt có d>10mm chiếm trên 50%

3 Sỏi sạn Cát hạt có d>2mm chiếm trên 50%

4 Cát sạn Cát hạt có d>2mm chiếm trên 25%

5 Cát thô Cát hạt có d>0,5mm chiếm trên 50%

6 Cát vừa Cát hạt có d>0,25mm chiếm trên 50%

7 Cát nhỏ Cát hạt có d>0,1mm chiếm trên 75%

8 Cát bụi Cát hạt có d>0,1mm chiếm trên 75% Đất dính Chỉ số dẻo IP

Bảng 1.2 Các cấp đất dùng trong đào, vận chuyển thi công bằng máy

Tên các loại đất Công cụ tiêu chuẩn xác định

I Đất cát, đất phù sa cát bồi, đất mầu, đất đen, đất mùn, đất cát pha sét, đất sét, đất hoàng thổ, đất bùn Các loại đất trên có lẫn sỏi sạn, mảnh sành, gạch vỡ, đá dăm, mảnh chai từ

20% trở lại, không có rễ cây to, có độ ẩm tự nhiên dạng nguyên thổ hoặc tơi xốp, hoặc từ nơi khácđem đến đổ đã bị nén chặt tự nhiên Cát mịn, cát vàng có độ ẩm tự nhiên, sỏi, đá dăm, đá vụn đổ thành đống.

II Gồm các loại đất cấp I có lẫn sỏi sạn, mảnh sành, gạch vỡ, đá dăm, mảnh chai từ 20% trở lên Khônglẫn rễ cây to, có độ ẩm tự nhiên hay khô Đất á sét, cao lanh, đất sét trắng, sét vàng, có lẫn sỏi sạn, mảnh sành, mảnh chai, gạch vỡ không quá 20% ở dạng nguyên thổ hoặc noi khác đổ đến đã bị nén tự nhiên có độ ẩm tự nhiên hoặc khô rắn.

Dùng máy đào, máy ủi

III Đất á sét, cao lanh, sét trắng, sét vàng, sét đỏ đất đồi núi lẫn sỏi sạn, mảnh sành, mảnh chai, gạch vỡ từ 20% trở lên có lẫn rễ cây

Các loại đất trên có trạng thái nguyên thổ có độ ẩm tự nhiên hoặc khô cứng hoặc đem đổ ở nơi khác đến có đầm nén. Độ cứng cao phải dùng lưỡi xới

IV Các loại đất trong đất cấp III có lẫn đá hòn, đá tảng Đá ong, đá phong hóa, đá vôi phong hóa có cuội sỏi dính kết bởi đá vôi, xít non, đá quặng các loại đã nổ mìn vỡ nhỏ.

*) Phân cấp đất đá cho máy đào: Đất cấp 1: Đất có cây cỏ mọc, không lẫn rễ cây to và đá tảng, có lẫn đá dãm.Cát khô, cát có độ ẩm tự nhiên không lẫn đá dăm Đất cát pha, đất bùn dày dưới 20cm không có rễ cây sỏi sạn khô có lẫn đá to đường kính 30cm Đất đổng bằng lớp trên dày 0,8m trở lại Đất vun đổ đống bị nén chật. Đất cấp 2: Sỏi sạn có lẫn đá to Đất sét ướt mềm không lẫn đá dãm Đất pha sét nhẹ, đất pha sét nặng lẫn đất bùn dày dưới 30cm lẫn rễ cây, Đá dăm, đất đồng bằng lớp dưới từ 0,8 đến 2,0 m Đất cát lẫn sỏi cuội từ 10% trở lại Đất cấp 3: Đất sét nặng vỡ từng mảng Đất sét lẫn đá dăm dùng xẻng mai mới xán được Đất bùn dày dưới 40cm trở lại Đất đồng bằng lớp dưới từ 2 đến 3,5m.Đất đỏ vàng ở đổi núi có lẫn đá ong, sỏi nhỏ Đất cứng lẫn đá hay sét non Đất cấp 4: Đất sét cứng từng lớp lẫn đá thạch cao mềm Đá đã được nổ phá tơi.

*) Phân cấp đất đá cho máy ủi: Đất cấp 1: Đất có cỏ mọc không lẫn rễ và đá dăm Á sét nhẹ Đất bùn không có rễ cây Đất đồng bằng lớp trên Đất vụn đổ đống bị nén. Đất cấp 2: Sỏi sận không lẫn đá to Đất sét ướt mềm không lẫn đá dăm Đất pha sét nặng Đất đồng bàng dày từ 0,6 đến 1,2m. Đất cấp 3: Đất sét vỡ từng mảnh Đất sét lẫn sỏi sạn, đá dãm, cát khô Đất lẫn đá tảng Đất đã được nổ phá tơi rồi.

*) Phân cấp đất đá cho máy cạp: Đất cấp 1: Đất có cỏ mọc, không lẫn rễ và đá Đất đắp đã bị nén. Đất cấp 2: Đất sét ướt mềm, không lẫn đá dăm Á cát nặng Đất đồng bằng lớp trên dày 1 m trở lại.

Các bước thi công cơ bản công tác đất

Trong thi công xây đựng công tác đất chiếm một vị trí quan trọng Chất lượng và tiến độ thi công đất có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng và tiến độ thi công nền và móng công trình.

Khối lượng công tác đất và mức độ khó dễ trong thi công đất phụ thuộc vào đặc tính cấu tạo của công trình, loại móng, điểu kiện địa chất, địa hình, khí hậu, thời tiết, v.v Nói chung thi công đất khối lượng lớn, công việc nặng nhọc có thể gặp rất nhiều khó khăn, trở ngại.

Vì vậy, việc lựa chọn phương án thi công đất có ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật quan trọng, góp phần nâng cao chất lượng công trình, rút ngắn thời gian thi công, hạ giá thành công trình, giảm những công việc nặng nhọc cho người công nhân.

Trong thi công đất thường có các dạng công tác sau:

- Đào đất: là hạ độ cao mặt đất thiên nhiên xuống độ cao thiết kế, như đào hố móng, đào ao, đào hồ, v.v.

- Đắp đất: là nâng độ cao mặt đất thiên nhiên lên độ cao thiết kế, như đắp nền đường, nền nhà.

- San đất: là làm phẳng một diện tích đất Trong san đất bao gồm cả đào và đắp.

Có hai trường hợp san đất: san đất theo cân đối đào đắp, lượng đất trong mặt bàng vẫn giữ nguyên; san đất theo cốt thiết kế, đất trong mặt bằng có thể được lấy đi hoặc chở đến.

- Hớt đất (bóc đất): là lấy đi một lớp đất không sử dụng được trên mặt đất tự nhiên, như hớt lớp đất mùn, đất phù sa, đất thực vật, đất ô nhiễm Hớt đất là đào nhưng không theo độ cao thiết kế mà theo độ dầy của lớp đất cần lấy đi.

- Lấp đất: là làm cho chỗ đất trũng cao bàng khu vực xung quanh Lấp đất là đắp đất nhưng độ cao phụ thuộc vào độ cao ciia mặt đất thiên nhiên xung quanh, như lấp ao, lấp hô vôi, v.v.

- Đầm đất: là làm chặt nền đất để chống lún khi có tải trọng tác dụng, như đầm nền, đầm chặt đáy hố móng, đầm gia cường nền đường đất, v.v.

Trong thi công đất thường gặp các công tác chính sau: đào đất, đắp đất và đầm đất. Đất sau khi được đào đắp dùng làm nền cho các công trình thường không đảm bảo độ bền chắc cần thiết, do đó cần đầm lèn (tự nhiên hoặc nhân tạo) Chất lượng đầm lèn được đặc trưng bởi hai thông số: tỉ trọng đất và môdun biến dạng đàn hồi Tỉ trọng đất được xác định bằng tỉ số trọng lượng đất trên thể tích của nó ở điều kiện ẩm thiên nhiên, nằm trong khoảng 1,52,0 (T/m3).

- Có 3 phương pháp đầm lèn phổ biến hiện nay:

+ Đầm lèn nhờ lực tĩnh: Trọng lượng bản thân máy đầm truyền qua quả lăn xuống nền, trong quá trình đầm lực không thay đổi theo thời gian (Hình a) + Đầm lèn nhờ lực động: đất hay vật liệu rời được đầm chặt nhờ động năng của quả đầm khi rơi, lực thay đổi theo chu kỳ (Hình b)

+ Đầm lèn nhờ rung động: Máy đầm truyền dao động cho nền, làm cho các hạt vật liệu chuyển động tương đối với nhau và chặt lại (Hình c).

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đầm lèn

- Lực: Biến dạng của đất có hai dạng: Biến dạng đàn hồi và biến dạng vĩnh cửu (là kết quả của việc thu nhỏ thể tích hoặc thay đổi hình dáng mà vẫn giữ nguyên thể tích) Độ bền trong các phân tử đất thường rất lớn so với liên kết giữa chúng với nhau do đó đầm lèn thực chất là việc tác dụng ngoại lực để phá vỡ các liên kết ấy, làm giảm lỗ hổng giữa các phân tử đất Như vậy năng lượng đầm lèn chủ yếu để thắng lực liên kết và lực ma sát giữa các phần tử đất khi dịch chuyển

- Thời gian: Quá trình biến dạng phát triển trong một khoảng thời gian cần thiết Khi tác dụng lực đột ngột, thời gian để đất ở trạng thái căng thẳng rất nhỏ so với thời gian cần thiết để đất biến dạng hoàn toàn Vì vậy, để đạt được kết quả mong muốn cần tác dụng lực nhiều lần hoặc tăng thời gian duy trì lực tác dụng Yếu tố lực và thời gian tuy quan trọng nhưng có thể khắc phục được một cách chủ động bằng cách tăng - giảm trọng lượng của máy đầm lèn (gia tải), tăng - giảm số lần đầm lèn hoặc cho máy chạy với tốc độ nhanh - chậm tuỳ theo yêu cầu.

Hìn h 3.2 Đồ thị quan hệ giữa số lần lu lèn, lực và độ bền chặt của đất Độ ẩm là một tiêu chí vô cùng quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng đầm lèn và hiệu quả kinh tế

Hình 3.3 Đồ thị ảnh hưởng của độ ẩm của đất đến chất lượng đầm lèn

+ Khi đất ở độ ẩm tiêu chuẩn lực liên kết trong và ngoài đều nhỏ, đầm khi này cho hiệu quả kinh tế cao, độ chắc của đất cũng lớn nhất

+ Khi W < WTC tức là đất khô, lực liên kết trong đất và giữa các hòn đất với nhau càng lớn Đầm lèn trong điểu kiện này ít có hiệu quả

+ Khi W > WTC tức đất ướt ở điều kiện này liên kết bên trong và bên ngoài đất công có giá trị lớn do thành phần sét trong đất bị hoà tan với nước tạo thành chất keo Hỗn hợp kéo đó dễ biến dạng đàn hồi gây bám dính vào bộ công tác của máy đầm, mặt khác nếu quá ướt thì khi đầm lèn không thể cán nước đi được.

Bảng 3.1: Thông số độ ẩm thích hợp với từng loại đất

Phân loại

- Phân loại theo phương pháp đầm:

- Máy đầm tĩnh: Đây là phương pháp đầm tạo áp lực cho nền chủ yếu do trọng lượng bản than của máy truyền xuống nền, trong quá trình đầm lên lực tác dụng không thay đổi.

+ Máy lu tĩnh (Bánh thép)

+ Máy lu bánh hơi (cỡ lớn)

+ Máy lu bánh lốp (cao su đặc)

+ Máy lu chân cừu (tĩnh)

- Máy đầm có lực động: Đối với phương pháp này lực đầm chủ yếu do lực xung kích do quả đầm có trọng lượng thả rơi tự do Trong quá trình đầm lực thay đổi theo chu kỳ.

+ Máy đầm rơi lăn (trống lăn trên bề mặt)

+ Máy đầm rơi tự do (Bàn đầm rơi tự do)

+ Máy đầm rơi nổ (dùng như động cơ đốt trong)

- Máy đầm rung động: Với phương pháp này bệ máy truyền nền lực rung làm cho các hạt dao động tương đối với nhau và các hạt vật liệu sẽ sắp xếp lại, giảm khe giữa các hạt vật liệu do đó đất đẩy ra bên ngoài do đó làm cho nền ổn định.

+ Máy lu rung trơn và chân cừu

- Phân loại theo mục đích sử dụng:

+ Đầm lèn nền đất và bề mặt công trình

+ Đầm lèn bề mặt bê tông

+ Đầm tạo phẳng bề mặt

+ Đầm qua các lớp nền

Máy đầm lèn tĩnh gồm có đầm bánh thép, đầm bánh lốp, đầm chân cừu Trong quá trình đầm dưới tác dụng của trọng lượng máy đầm độ chắc của nền đất tăng lên tương ứng với các lượt đầm Qua mỗi lượt đầm cường độ biến dạng của đất dưới nền ngày càng giảm và tiến tới bằng 0 ở lượt đầm cuối Muốn cho đất biến dạng hơn nữa cần phải tăng trọng lượng của máy đầm.

2 Máy lu tĩnh bánh thép a Đặc điểm

- Được sử dụng để lu bề mặt công trình, nó có một số đặc điểm sau: + Máy hoạt động với tốc độ thấp (1,52,5km/h)

+ Chiều sâu ảnh hưởng nhỏ (1525cm), năng suất thấp.

+ Sức bám kém, cồng kềnh và nặng nề

+ Bề mặt công trình sau khi đầm trở nên nhẵn mịn, làm cho các lớp đất tiếp theo khó liên kết chặt với lớp đất trước đó Chỉ thích hợp để lu lèn bề mặt công trình. b Phận loại

- Theo tải trọng máy lu:

+ Loại nhẹ: Q = 0,6  4T, để đầm lớp bề mặt bê tông atfal và đá đen chịu lực nhẹ + Loại trung bình: Q = 6  8T, để đầm lèn lớp đá sỏi, lớp nền cơ bản (base) và các lớp bê tông asphalt (BTNN)

+ Loại nặng: Q = 10  18T, để đầm lèn ở khâu hoàn thiện bề mặt các loại nền

- Phân loại theo số trục và số bánh:

+ Loại 2 trục 3 bánh lu: (Hình a) Thường 2 bánh sau là bánh chủ động và có đường kính lớn hơn bánh trước

+ Loại 2 trục 2 bánh lu: (Hình b) Thường 2 bánh lu có đường kính bằng nhau và bố trí

1 bánh sau hoặc cả 2 bánh là bánh xe chủ động

+ Loại 3 trục 3 bánh lu: (Hình c) Loại lu này có chiều dài lớn, ưu tiên cho việc thi công các bề mặt đòi hỏi độ bằng phẳng cao.

Các loại xe lu bánh thép c Cấu tạo

Sơ đồ cấu tạo máy lu tĩnh bánh thép

Máy lu tĩnh bánh thép d Nguyên lý làm việc

Nguồn động lực từ động cơ (1) thông qua hệ thống truyền động được truyền đến bánh lu chủ động (4), bánh lu quay dẫn động máy lu làm việc,bánh lu bị động được điều khiển bởi khung lái (7), cơ cấu lái được điều khiển bởi xi lanh thủy lực (8).

3 Máy lu bánh lốp a Công dụng

Là loại máy đầm tĩnh được sử dụng rất phổ biến để đầm mọi loại đất, nhất là đất khô cứng và mặt nhựa đường Phần lớn người ta sử dụng loại tự hành, cấutạo trên cơ sở máy cạp tự hành Những bộ phận công tác chính là các bánh lu lốp sắp xếp thành

2 hàng trước và sau Máy lu bánh hơi có thể là tự hành hoặc không tự hành, bánh hơi có thể được lắp trên một trục hoặc hai trục. b Phân loại

- Phân loại theo tải trọng:

+ Máy lu bánh hơi loại nhỏ nặng từ 5÷15T.

+ Loại lớn 50÷100T; có khi tới 100T.

- Phân loại theo khả năng di chuyển:

+ Máy lu không tự hành.

- Phân loại theo hệ thông truyền động:

- Máy lu bánh hơi có những ưu nhược điểm sau:

+ Tốc độ lu lèn lớn, năng suất cao.

+ Vận chuyển máy dễ dàng thuận tiện.

+ Thích ứng với mọi loại nền đất do tăng giảm được trọng lượng và áp suất hơi trong bánh, chất lượng đầm lèn tốt.

+ Chiều sâu ảnh hưởng có thể tới 40÷50cm.

Sơ đồ máy lu bánh hơi loại lớn (đầm đất)

Máy lu bánh lốp cao su đặt (lu bê tông nhựa) c Cấu tạo

Sơ đồ cấu tạo máy lu bánh lốp

1 Đầu lái máy; 2 Cabin; 3 Động cơ; 4 Bánh lu sau; 5 Khung lu

6 Bánh lu trước; 7 Trục lái; 8 Ổ trục sau; 9 Ổ trục trước

- Nguồn động lực từ động cơ (3) được truyền động đến hệ thống truyền động làm quay bánh lu chủ động sau làm máy lu di chuyển với vận tốc 30-35 km/h Trong quá trình làm việc bánh lá được điều khiển bằng trục lái (7) thông qua hệ thống xi lanh thủy lục

- Hệ thống bánh làm bằng cao su đặc chịu nhiệt và được bố trí so le nhau giữa trục trước và sau đảm bảo tăng kích thước vệt lu.

4 Máy lu chân cừu a Công dụng

- Dùng để đầm đất dính với độ sâu lực đầm 30cm, chiều sâu ảnh hưởng lớn hơn so với lu bánh lốp và lu tĩnh bánh thép sử dụng hiệu quả với các loại đất dính với độ ẩm phù hợp, máy được sử dụng để lu lèn các lớp đất nền khi thi công các công trình có độ sâu nền lớn, khi lu các vấu chân cừu sẽ tạo ra các dấu lõm trên nền giúp liên kết giữa các lớp đất tốt hơn, tuy nhiên lu chân cừu chỉ phù hợp với lu các lớp dưới nền, không phù hợp với lu bề mặt. b Phân loại

- Theo khả năng di chuyển.

+ Máy lu chân cừu tự hành Hb.

+ Máy lu chân cừu không tự hành Ha.

- Theo cấu tạo chân cừu.

+ Chân cừu đối xứng (di chuyển hai hướng) Ha.

+ Chân cừu một phía (di chuyển 1 hướng) Hb.

- Theo nguyên lý làm việc:

+ Lu tĩnh chân cừu c Cấu tạo

Máy lu rung chân cừu

1 Động cơ; 2 Can bin; 3 Chốt liên kết; 4 Bên đỡ; 5 Tuy ô thủy lực; 6 Bánh lu

7 Khung lu; 8 Bộ gây rung; 9 Xi lanh lái; 10 Bánh lốp sau; 11 Vấu chân cừu d Nguyên lý làm việc

- Lu rung chân cừu thường có 2 bộ phận cơ bản: máy cơ sở và bộ gây rung, máy cơ sở có động cơ diesel (1) dẫn động bơm dầu cung cấp dầu cao áp cho mô tơ thủy lực thông qua tuy ô thủy lực (5) làm việc làm quay các bánh lệch tâm.

- Khi bánh lệch tâm quay sẽ tạo ra lực ly tâm làm rung trông lu và truyền xuống nền để đầm chặt vật liệu.

- Hệ thống giảm chấn gối cao su sẽ giảm chấn rung động lên cabin và khung máy. e Đặc điểm

- Ưu điểm của máy lu chân cừu:

+ Chiều sâu ảnh hưởng lớn hơn so với bánh hơi, 40 60 cm.60 cm.

+ Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ.

+ Năng suất cao chất lượng đầm lèn tốt.

+ Nền đắp gồm nhiều lớp riêng biệt chồng lên nhau nhưng vẫn bảo đảm được sự thống nhất và độ chắc cần thiết.

+ Chỉ thích ứng với loại đất dẻo có độ ẩm được quy định chặt chẽ.

+ Tầng dưới nền đầm lèn chắc nhưng tầng trên bề mặt không chặt.

+ Sức kéo đòi hỏi lớn, hệ số cản di chuyển lớn.

Máy lu chân cừu (tự hành và không tự hành)

5 Máy đầm lăn rung động ( máy lu rung) a Công dụng

Máy lu nhờ rung động có hiệu quả đối với đất rời khi kích thước các hòn đất tương đối khác nhau và lực liên kết giữa chúng có giá trị nhỏ Phương pháp lu này thích hợp với các loại đất cát, á sét, sỏi và đá dăm nhỏ, có chiều sâu ảnh hưởng lớn hơn đầm tĩnh. b Phân loại

- Theo khả năng di chuyển: lu rung tự hành, lu rung không tự hành.

- Theo cấu tạo của bộ di chuyển: bộ di chuyển bánh lốp, bánh sắt, bánh xích.

- Theo hệ thống truyền động: cơ khí, thuỷ lực.

- Theo đặc điểm của trống lu: loại trơn, loại có vấu (chân cừu). c Cấu tạo

Máy lu rung tự hành

1 Động cơ; 2 Can bin; 3 Chốt liên kết; 4 Bên đỡ; 5 Tuy ô thủy lực; 6 Bánh lu;

7 Khung lu; 8 Bộ gây rung

Các dạng máy lu tĩnh trên thế giới

Top 5 hãng xe lu được chuộng nhất thế giới:

-Xe lu lonking ( Trung Quốc ): Lu Lonking CDM514B là loại ưa dùng nhất của hãng hiện nay (H1.2.4.1)

-Xe lu hamm ( Đức ): Xe lu Hamm 3410 là loại ưa dùng nhất của hãng hiện nay (H1.2.4.2).

-Xe lu Dynapac ( Thủy Điển ): xe lu rung CA300D DYNAPAC là loại ưa dùng nhất của hãng hiện nay (H1.2.4.3).

-Xe lu Sakai ( Nhật Bản ): Xe lu lốp Sakai TZ701 – 1 là loại ưa dùng nhất của hãng hiện nay (H1.2.4.4)

-Xe lu Bomag ( Đức ): Xe lu rung BOMAG BW211D-40 là loại ưa dùng nhất của hãng hiện nay (H1.2.4.5)

Xe lu phổ biến ở Việt Nam là các thương hiệu đến từ châu Âu và Nhật Bản như HAMM (thương hiệu Đức), DYNAPAC (thương hiệu Thụy Điển), Sakai (thương hiệu Nhật) Những dòng xe này thường sẽ có giá thành khá cao nhưng đổi lại là chất lượng rất tốt, sở hữu những động cơ mạnh mẽ cho ra khả năng đầm nén vượt trội Có thể hoạt động bền bỉ nhiều năm mà không cần thay thế, sửa chữa phụ tùng Kèm theo đó là quy trình bảo dưỡng xe rất tốt, đạt chuẩn châu Âu. Ưu nhược điểm

+ Có thể đầm bề mặt nền nhẵn mịn.

+ Có thể đầm được mặt đường đá sỏi, mặt đường nhựa.

+ Sau khi đầm bằng lu bánh thép, lớp đất tiếp theo khó dính kết với lớp đất

+ Độ bám của máy trên nền thấp.

– Phạm vi sử dụng: Máy chỉ thích hợp khi đầm bề mặt đất có lẫn đá, trong thi công đường oto đầm những lớp đất hoàn thiện kể cả lớp áo đường bê tông nhựa.

1.2.5 thông số máy Sakai KD10

Hãng sản xuất Sakai ( Nhật Bản )

Mô hình động cơ ENGINE DA120

TSKT Xe lu tĩnh 3 trống lu, Tải trọng lu 18-21 tấn, Model: 3Y18/21

STT Hạng mục Thông số Đơn vị

2 Bán kính góc quay nhỏ nhất 6500 mm

3 Khoảng sáng gầm nhỏ nhất 420 mm

4 Độ rộng bánh lăn 2320 mm

5 Độ trùng khớp bánh răng 100 mm

Làm mát bằng nước, dẫn khí tự nhiên

8 Công suất lớn nhất 73.5 Kw

9 Kích thước ( dài x rộng x cao) 5150x2320x3010 mm

THIẾT KẾ TỔNG THỂ VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

Thiết kế tổng thể máy lu

1.1.1 Xác định các bộ phận máy

Dựa vào thư viện các mẫu máy làm đất đã có và lựa chọn dạng máy mẫu cần thiết để thiết kế theo (Từ đó chọn được kiểu dáng và các kích thước của máy cần thiết kế đồng dạng với máy mẫu).

Nguồn động lực từ động cơ (1) thông qua hệ thống truyền động được truyền đến bánh lu chủ động (4), bánh lu quay dẫn động máy lu làm việc,bánh lu bị động được điều khiển bởi khung lái (7), cơ cấu lái được điều khiển bởi xi lanh thủy lực (8). a) Hệ di chuyển

Hệ thống lái cho phép lu thay đổi hướng chuyển động và quay vòng trong một số trường hợp như :

- Khi cần thay đổi vật đầm lèn.

- Khi lựa tránh vật cản trên đường di chuyển.

Phương thức chuyển hướng thường được thực hiện theo một trong ba cách sau:

- Xoay các bánh xe phía trước lệch tương đối so với khung xe là phương pháp phổ biến nhất, áp dụng đối với các xe lu:

Hình 2.1.1 Xoay hai bánh xe trước lệch so với cầu trước cố định

- Xoay các bánh xe phía trước lệch tương đối so với khung xe là phương pháp phổ biến nhất ( áp dụng đối với xe lu bánh lốp ).

Hình 2.1.2 Xoay trục đứng của bánh xe dẫn hướng trước loại đơn

- Xoay trục đứng của bánh xe dẫn hướng trước loại đơn (một bánh, một bánh sắt) hoặc kép (hai bánh lốp gần nhau) kiểu lái này thường sử dụng trên xe lu bánh lốp và xe lu tĩnh ba bánh sắt.

Hình 2.1.3 Xoay tương đối hai nửa khung liên kết bằng khớp bản lề

- Xoay một phần (hoặc một nửa) thân máy cùng với các bánh xe tương đối đối với phần thân còn lại, xung quanh một khớp quay thẳng đứng áp dụng cho các xe lu rung một trống sắt lu Kiểu lái này hiện nay sử dụng hoàn toàn trên các xe lu rung một trống sắt lu vì cấu tạo đơn giản hiệu quả lái tốt, sử dụng điều khiển thủy lực hoàn toàn nên điều khiển nhẹ nhàng, chính xác. b) Bộ công tác

Bộ công tác trên xe lu là một phần quan trọng trong quá trình vận hành và sử dụng xe lu Bộ công tác bao gồm các thiết bị và công cụ cần thiết để thực hiện các công việc như đào, xúc, nâng và vận chuyển vật liệu Các bộ công tác trên xe lu thường bao gồm cần cẩu, xúc, bánh xích và các hệ thống điều khiển Nhờ vào bộ công tác, xe lu có khả năng thực hiện các công việc xây dựng và khai thác một cách hiệu quả và nhanh chóng.

Hình 2.1.7 bộ điều khiển xe lu

3 cần tiến có công tắc rung

4 công tắc phun chất lỏng

7 đồng hồ đo kết hợp

8 công tắc thay đổi tốc độ

Xác định kích thước

Trên cơ sở quan sát máy mẫu ngoài thực tế sơ bộ định các kích thước cơ bản của máy như sau:

STT Hạng mục Thông số Đơn vị

1 Độ rộng bánh lăn 2320 mm

2 Đường kính trống lu 1502 mm

3 Kích thước ( dài x rộng x cao) 5150x2320x3010 mm

8 Tốc độ di chuyển 4,4 Km/h

Tính toán các thông số cơ bản

- Chất lượng đầm nèn, hệ số đầm nèn là k= ρ ρ n tc (6.1)

n Độ chặt của nền sau khi đầm

tc Độ chặt của nền theo tiêu chuẩn

- Áp suất tiếp xúc của lu bánh thép:

B Là chiều rộng của chống lu

G Là trọng lượng lớn nhất của máy ( khi máy có tải trọng tối đa), kG

Công suất động cơ dẫn động:

W Tổng trở lực cản di chuyển:

W1 Lực cản di chuyển thuần túy:

G Là trọng lượng lớn nhất của máy f1 Hệ số cản di chuyển f Là hệ số cản di chuyển của lốp với nền: Đầm bê tông nhựa nóng +Bánh lốp f=0,03

+ Bánh thép f=0,05  0,06 Đầm đất: +Bánh lốp f=0,15  0,2

W2 Lực cản di chuyển do ảnh hưởng của độ dốc nền:

W2 = i.G (kG) (6.13) i Độ dốc nền i Là độ dốc i = (0,06  0,1).

G Là trọng lượng lớn nhất của máy

W3 Lực cản quán tính xuất hiện khi khởi động:

W 3 = G v g , t (6.14) v Là vận tốc di chuyển ổn định của máy khi khởi động (m/s) t Thời gian khởi động (s) t=2 g Là gia tốc trọng trường (m/s 2 ) v Vận tốc di chuyển của máy (km/h)

𝜂 Hiệu suất truyền động từ động cơ đến trục chủ động + Hiệu suất truyền động

W Tổng trở lực cản di chuyển:

Công suất động cơ dẫn động:

 Chọn động cơ có công suất N = 160 (ml)

W Là độ ẩm thực tế của đất (%)

Wo Là độ ẩm tối ưu

Ro Là bám dính chống lu

- Trở lực cản khi làm việc:

K Là hệ số chống chủ động K=2 h Là chiều sâu lún h = 0,02  0.05 (m)

B Là chiều rộng trống lu γ d Tỷ trọng vật liệu đầm lúc đầu. γ c Tỷ trọng vật liệu đầm lúc cuối.

P2 Là áp suất trung bình trên 1 đơn vị chiều dài

Kiểm tra sự lựa chọn đúng đắn về động cơ và hệ di chuyển bằng bất phương trình: Kéo-Bám-Cản

∑W ≤ 𝑇K ≤ 𝑇B (tách 2 công thức) (1.4) Trong đó: + ∑W - là tổng trở lực cản hoạt động của máy (Wlv, 𝑊dc)

+ TK - là sức kéo lấy từ công suất động cơ

N là công suất động cơ

Hằng số biến đổi thứ nguyên K = 270.

V là vận tốc làm việc của máy V = 4,4 km/h

𝜂 là hiệu suất truyền động K là hệ số biến đổi thứ nguyên.

+ TB là sức kéo từ điều kiện bám

𝜑 hệ số bám phụ thuộc vào kết cấu của hệ di chuyển và nền Đối với bánh xích 𝜑 = 0,9; đối với bánh lốp 𝜑 = 0,6

GT là phần trọng lượng của máy rơi vào bánh chủ động đối với hệ di chuyển bánh lốp và chính là trọng lượng của máy với hệ di chuyển bánh xích

+TB phải phù hợp với hệ số trượt cho phép: Bánh xích là 7%; Bánh lốp là 20%.

Theo tính toán ở trên thì tổng trờ lực cản di chuyển là:

Và W  TB Điều này chứng tỏ bất phương trình kéo bám cản được thỏa mãn vì thế máy lu có thể di chuyển bình thường.

Như vậy công suất động cơ đã chọn là hợp lý

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LỰC TÁC ĐỘNG CÔNG TÁC

Tải trọng và các trường hợp tải trọng

Để có thể tính toán thiết kết cấu khung của máy lu ta cần xác định hệ thống lực tác dụng lên nó.

Việc xác định hệ thống lực tác dụng lên khung máy của máy lu xuất phát từ việc phân tích ngoại lực tác dụng lên máy một cách toàn diện Ta xét sơ đồ tác dụng lên máy lu như hình vẽ Trong quá trình làm việc các ngoại lực tác dụng lên máy lu gồm có:

Sơ đồ hệ thống ngoại lực tác dụng

- Trọng lượng của máy Gm.

- Lực cản lăn (cản di chuyển) trên các bánh xe Pf1 và Pf2

- Phản lực theo phương đứng từ nền lên bánh xe R1 và R2

Khi xem xét một cách chính xác thì các phản lực đứng trên các bánh xe không đi qua trục bánh xe mà dịch chuyên tương đối với trục một khoảng nào đó, tuy nhiên các kết quả nghiên cứu chỉ ra là các trị số đó tương đối nhỏ vì vậy ta có thể bỏ qua trong quá trình tính toán.

Như vậy các lực chưa biết trong số các ngoại lực chỉ còn lại các phản lực theo phương đứng là R1 và R2 xuất hiện ở các bánh xe Các lực này được xác định từ các phương trình cân vằng mô men với các điểm A và B ta có:

Thay số : Gm = 21000 (kG) ; d= 5150 mm; c35 mm ; b= 2861 mm

Thay số : Gm = 21000 (kG) ; d= 5150 mm; a53 mm ; b= 2861 mm

Tính ổn định của máy theo phương dọc

Khi máy di chuyển trên đường dốc có thể bị mất ổn định( bị lật hoặc bị trượt) dưới tác dụng của các lực và mô men hoặc bị lật đổ khi chuyển động ở tốc độ cao, tuy nhiên máy lu ít khi chuyển động ở tốc độ quá cao khi làm việc cho nên khả năng bị lật do chuyển động ở tốc độ cao có thể bỏ qua.

Trường hợp chuyển động lên dốc với vận tốc nhỏ và ổn định, có sơ đồ tính như sau:

Sơ đồ tính toán ổn định của máy lu trên nên nghiêng dọc

Lấy mô men với các điểm A và B ta được:

Khi tăng góc dốc α đến giá trị giới hạn thì xe sẽ bị lật đổ ứng với lúc R1 = 0, bánh xe trước sẽ bị nhấc khỏi mặt đường.

Thay số : Gm = 21000 (kG) ; a= 5150 mm; b53 mm ; c= 2861 mm ; d= 1035 mm h= 1147 mm Tan α = d h = 1035 1147

Tính toán ổn định của máy theo phương ngang

Tính ổn định động ngang của máy lu khi chuyển động trên đường nghiêng ngang. Giả thiết là trọng tâm xe nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc, lực và mô men tác dụng lên máy lu bao gồm:

- Trọng lượng của máy lu được phân ra làm hai thành phần theo phương nghiêng ngang .

- Các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe A và B.

- : Góc nghiêng ngang của đường.

- Các phản lực ngang X và Y

Sơ đồ tính toán ổn định của may lu trên nền nghiêng ngang

Dưới tác dụng của các lực và mô men, khi góc  tăng dần tới góc giới hạn, xe bị lật quanh điểm A ( A là giao tuyến của mặt phẳng thẳng đứng qua trục bánh xe trên trái và mặt đường) lúc đó B = 0

Ta xác định được góc giới hạn lật đổ khi xe chuyển động trên đường nghiêng ngang:

Tiêu đề	Tính Toán Thiết Kế Máy Lu Tĩnh
Tác giả	Nguyễn Phùng Đức Trí
Người hướng dẫn	Nguyễn Văn Dũng
Trường học	Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
Chuyên ngành	Cơ Khí
Thể loại	Thiết Kế Môn Học
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	5,01 MB